بخشی از مقاله
چکیده - یک اسیلاتور کنترل شونده با ولتاژ - VCO1 - درواقع یک تولید کننده ی فرکانس قابل تنظیم می باشد،در صنعت الکترونیک نیاز به افزایش عملکرد در سرعت دارد، لازم است VCO ها در فرکانس های بالاتری سیگنال تولید کنند. اما اگر فرکانس افزایش یابد عملکرد نویز فاز VCO کاهش می یابد. در این تحقیق اسیلاتور سلفی خازنی - LC VCO - طراحی می گردد. چون سلف حجم تراشه ی زیادی اشغال کرده و نویز زیادی دارد، بنابراین، در این تحقیق با استفاده از ترانزیستور سلف های فعال طراحی شده و جایگزین سلف های پسیو در مدار LC VCO می گردد. با استفاده از سلف های فعال اسیلاتوری طراحی می گردد و نشان می دهد عملکرد آن نسبت به اسیلاتورهای قبلی بالاتر می باشد.
با جایگزین کردن ساختارهای سورس مشترک و درین مشترک به جای ترانسکنداکتورها، سلف فعال می تواند در سطح مدار طراحی گردد. در این مدار Mn و Mp بعنوان منابع جریان برای بایاس مدار عمل می کنند. اما این سلف فعال دارای معایب اندوکتانس پایین، ضریب کیفیت کم، و رنج تنظیم محدود می باشد. مقاومت این مدار می تواند با تغییر ولتاژ گیت-سورس مقاومت موازی کنترل گرددکه مقاومت با افزایش Vtune کاهش می یابد.
طبق رابطه ی - 2 - هنگامی که ولتاژ کنترل Vtune افزایش می یابد که معادل این است که مقاومت Rf کاهش یابد، اندوکتانس سلف Leq کاهش خواهد یافت. بنابراین، این موضوع می تواند برای طراحی اسیلاتور کنترل شونده با ولتاژ با سلف فعال قابل تنظیم استفاده شود. این سلف فعال در تکنولوژی 0.18 ʽm CMOS طراحی و شبیه سازی شده است. در شکل، gdsp و gdsn کنداکتانس خروجی ترانزیستورهای Mp و Mn هستند و gm1 و gm2 کنداکتانس انتقالی ترانزیستورهای M1 و M2 می باشند. بعلاوه، Cgs1 و Cgs2 خازن های گیت-سورس آنها می باشند. روابط مدل RLC آنها مطابق رابطه ی زیر است:
-3 طراحی اسیلاتور
با استفاده از این سلف فعال در مقاله ی یک اسیلاتور کنترل شونده با ولتاژ پیشنهاد شده است. در این مدار ترانزیستورهای M1-M6 همراه با مقاومت های فعال تشکیل یک سلف فعال دیفرانسیلی قابل تنظیم می دهد تا یک اسیلاتور تنظیم شونده با ولتاژ را محقق سازد. فرکانس نوسان VCO به اندوکتانس معادل سلف فعال، خازن های C1-C5 و خازن پارازیتی ترانزیستورهای M7-M10 بستگی دارد. فرکانس می تواند با تغییر ولتاژ کنترل Vtune تنظیم گردد. هسته ی VCO بر اساس یک ساختار کالپیتس دیفرانسیلی می باشد که شامل ترانزیستورهای M7-M10 و خازن های C1-C5 می باشد. این ساختار نه تنها سیگنال های خروجی دیفرانسیلی و مقاومت منفی تولید می کند، بلکه بعنوان مدار منبع جریان برای بایاس کردن ترانزیستورهای اصلی ژیراتور نیز بکار می رود.
از آنجایی که شرایط راه اندازی برای اسیلاتور های کولپیتس معمولی نسبت به ساختارهای کوپل متقاطع مشکلتر است، VCO در این مدار بر اساس اتصال کوپل متقاطع طراحی شده است. ترانزیستورهای M9 و M10 بعنوان منابع بایاس استفاده می شوند. در این مدار، ترانسکندوکتانس VCO با ضریب - 1+C2/C1 - در مقایسه با اسیلاتور معمولی افزایش می یابد .[19] در نتیجه مقادیر خازن ها باید به دقت طراحی گردند. با تغییر ولتاژ از 0 .5 v تا 0. 9 V، فرکانس از 752 تا 757 مگاهرتز تغییر می کند.
