关于施密特 基于施密特触发器的压控振荡器
HUNANUNIVERSITY毕业论文论文题目集成电路应用--基于施密特触发器的压控振荡器学生姓名李文学生学号20111102122专业班级电科一班学院名称物理与微电子科学学院指导老师陈迪平学院院长文双春2015年1月13日第一部分:综述类问题:概述恒流源的基本概念以及设计思想、按照基本设计思想分析基本型镜像恒流源的工作原理、输出阻抗以及提高输出阻抗的措施1.
恒流源基本概念:恒流源是输出电流保持恒定的电流源;理想的恒流源应该具有以下特点:a)不因负载(输出电压)变化而改变;b)不因环境温度变化而改变;c)内阻为无限大(以使其电流可以全部流出到外面)2.
基本恒流源的设计思想基本的恒流源电路主要是由输入级和输出级构成,输入级提供参考电流,输出级输出需要的恒定电流。
①构成恒流源电路的基本原则:恒流源电路就是要能够提供一个稳定的电流以保证其它电路稳定工作的基础。即要求恒流源电路输出恒定电流,因此作为输出级的器件应该是具有饱和输出电流的伏安特性。
这可以采用工作于输出电流饱和状态的BJT或者MOSFET来实现。为了保证输出晶体管的电流稳定,就必须要满足两个条件:a)其输入电压要稳定——输入级需要是恒压源;b)输出晶体管的输出电阻尽量大(最好是无穷大)——输出级需要是恒流源。
②对于输入级器件的要求:因为输入级需要是恒压源,所以可以采用具有电压饱和伏安特性的器件来作为输入级。一般的pn结二极管就具有这种特性——指数式上升的伏安特性;另外,把增强型MOSFET的源-漏极短接所构成的二极管,也具有类似的伏安特性——抛物线式上升的伏安特性。
在IC中采用二极管作为输入级器件时,一般都是利用三极管进行适当连接而成的集成二极管,因为这种二极管既能够适应IC工艺,又具有其特殊的优点。
对于这些三极管,要求它具有一定的放大性能,这才能使得其对应的二极管具有较好的恒压性能。③对于输出级器件的要求:如果采用BJT,为了使其输出电阻增大,就需要设法减小Evarly效应(基区宽度调制效应),即要尽量提高Early电压。
如果采用MOSFET,为了使其输出电阻增大,就需要设法减小其沟道长度调制效应和衬偏效应。因此,这里一般是选用长沟道MOSFET,而不用短沟道器件。
3.基本镜像恒流源的工作原理如图所示为镜像恒流源的基本电路,其中VT1,VT2是匹配管。由图可知Ir=Ic2 IB1 IB2,由于VT1,VT2是对称的,它们的集电极电流与基极电流分别相等,所以有?当Ir确定后,该恒流源的输出电流Io也确定了。
当β足够大时,Io≈Ir,即输出电流近似等于参考电流。4.基本镜像恒流源的输出阻抗理想恒流源的输出阻抗为无穷大,实际由于有效基区扩展效应达不到。
提高输出阻抗的措施A.采用威尔逊恒流源B.采用有源负载C.采用铜扩散电阻D.进行温度补偿E.输出端采用射基跟随和电流负反馈第二部分:设计类基于施密特触发器的压控振荡器的设计一、设计任务试设计一个施密特触发器型压控振荡器,要求具有线性压控特性,频率范围:400khz-500khz。
设计分析压控振荡器(voltage-controlled?oscillator?,VCO)是一种频率随外加控制电压变化的振荡器,是频率产生源的重要部件。
在许多现代通信系统中,VCO是可调信号源,用以实现锁相环(PLL)和其他频率合成源电路的快速频率调谐。VCO现已广泛用于手机、卫星通信终端、基站、雷达、导弹制导系统、军事通信系统、数字无线通信、光学多工器、光发射机和其他电子系统。
VCO?对电子系统的性能、尺寸、重量和成本都有决定性的影响。相位噪声是VCO的一项关键参数。低相位噪声的VCO将提高通信系统的频带利用率、增加数据传输系统的数据传输速率。
因此VCO对电子系统有着重要的影响。设计方案a、确定设计方案能实现VCO功能的电路很多,常用的有分立器件构成的振荡器和集成压控振荡器。
如串联谐振电容三点式电路、压控晶体振荡器,积分-施密特电路、射级耦合多谐振荡器、变容二极管调谐LC?振荡器和石英晶体振荡器等几种。它们之间各有优缺点,下面做简要分析,并选择合适的方案。方案一:LC振荡器这种振荡器有众多的集成电路存在,有与采用ECL工艺,所以最高工作频率可以达到几百兆,频率容量高,频谱纯度高,电路简单,稳定性好,调试方便。
方案二:石英晶体振荡器由于石英晶体的串并联谐振频率非常接近;物理化学性质稳定;接入系数小,外界对其影响小。
故又为高精度振荡器。方案三:RC振荡器要使频率增大则电阻和电容都要减小。电阻太小时,充电时间短;电容太小时,寄生结电容随外界变化对振荡器影响大,频率不稳定,放大器负载太大,相当于大功率放大器,不满足设计要求,故该振荡器的工作频率应小于1MHZ。RC振荡器起振容易,频率以及波形预测性好。施密特触发器
