راهنمای نگارش مقاله با موضوع طراحی نوسانساز Cross-Coupled LC با نویز فاز کم- فایل ۲۳ - منابع مورد نیاز برای پایان نامه : دانلود پژوهش های پیشین |
![]() |
برای محاسبهی دامنه نوسان، ابتدا باید جریان ترانزیستورها را محاسبه کرد.
به دلیل کاهش زاویهی هدایت و قابل توجه بودن دامنه نوسان، ترانزیستور ۳ ناحیه کاری را می تواند تجربه کند که در رابطه (۳-۲۳) به طور خلاصه برای ترانزیستور M1 بیان شده است.
با توجه به روابط (۳-۲۳) کرانهای این نواحی محاسبه می شود.
و
بنابراین زاویهای که به ازای آن ترانزیستور M1 وارد ناحیهی تریود می شود عبارت است از
با توجه به محاسبات فوق میتوان شکل جریان ترانزیستور M1 را در یک سیکل نوسان نمایش داد، شکل (۳-۸). زاویهی هدایت برای ترانزیستور فرض شده است. ناحیهی ۱ و ۳ ناحیهی اشباع و ناحیهی ۲ ناحیهی تریود است و در باقی نقاط نیز ترانزیستور قطع است.
فرم جریان ترانزیستور M1 در نوسانساز شکل (۳-۶)
بنابراین برای ترانزیستور M1 به طور کلی میتوان نواحی زیر را تعریف کرد
ابتدا ترانزیستور (M1) در حالت اشباع فرض می شود. بنابراین جریان درین آن برابر است با
با نظر به اینکه به ازای جریان درین صفر می شود، از رابطه (۳-۲۷) میتوان مقدار V1 را برحسب محاسبه کرد
بنابراین جریان درین برابر است با
و مولفهی DC این جریان طبق تعریف برابر است با
در ناحیهی۳ ( ) نیز ترانزیستور M1 در اشباع به سر میبرد و مولفهی DC جریان در این ناحیه نیز با ناحیه ۱ برابر است ( ).
در ناحیهی ۲ (( ترانزیستور M1 در تریود بسر میبرد و فرم جریان در آن به صورت زیر است
که در آن پارامترهای B1 و B2 و B3 بصورت زیر تعریف میشوند
بنابراین مولفهی DC جریان این ناحیه نیز به صورت زیر قابل محاسبه است.
این ساختار با اعمال نیمه مدار در واقع ترکیبی از نوسانساز LC و کولپیتس میباشد. در شکل (۳-۹) این مفهوم نشان داده شده است.
اعمال نیمه مدار در نوسانساز شکل (۳-۶)
از آنجایی که امپدانس خازن در برابر امپدانس منبع جریان کوچک است، میتوان امپدانس دیده شده از گرهی Vs را برابر با امپدانس خازن در نظر گرفت. بنابراین در این ساختار نیز رابطه ولتاژ خازنهای موجود در نوسانساز کولپیتس برقرار میباشد. این بیان با شبیهسازی نیز اثبات شده است. بنابراین رابطه زیر را در این ساختار صادق است
با جایگذاری این رابطه درBi (i=1,2,3)ها و Io2 و نیز با توجه به اینکه ، به روابط زیر نتیجه می شود
بنابراین Io2 نیز به صورت زیر قابل محاسبه است
بنابراین کل مولفه DC جریان وارد شده به تانک برابر است با
با بهره گرفتن از بسط توابع مثلثاتی روابط (۳-۳۸) سری تیلور توابع سینوسی و کسینوسی را نوشته و با ساده کردن برای توانهای پایین زاویهی هدایت عبارت زیر برای Io به دست می آید
که در آن A دامنه نوسان، m نسبت خازنها در ساختار کولپیتس و Ө نصف زاویهی هدایت ترانزیستور است. با مشخص بودن I0 و دیگر پارامترهای مدار میتوان دامنه نوسان را بر حسب زاویهی هدایت ترانزیستور محاسبه کرد.
در این ساختار کاهش زاویهی هدایت از طریق افزایش پارامتر m یعنی کاهش خازن Cs ناشی می شود. هرچه m بزرگتر باشد زاویه هدایت ترانزیستور بیشتر کاهش مییابد. مشکلی که در اینجا وجود دارد این است که افزایش m سبب کاهش دامنه نوسان و کاهش زاویهی هدایت سبب افزایش دامنه نوسان می شود. بنابراین باید یک حالت بهینه را برای پارامتر m و زاویهی هدایت ترانزیستور درنظر گرفت تا بهترین عملکرد را برای نوسانساز به دنبال داشت. در واقع کاهش خازن Cs (که منجر به افزایش m می شود) را تاجایی ادامه داده که کاهش دامنه رخ ندهد.
به بیان دقیقتر در ساختار پیشنهادی خازنهایی به موازات ترانزیستورهای سوئیچ قرار گرفته است و این خازنها بخشی از جریانی که از ترانزیستورهای دنباله به نوسانساز تزریق میشوند را متحمل میشوند و جریان عبوری از ترانزیستورهای سوئیچ در نقاط حساس به نویز را کاهش میدهد ولی در مجموع هارمونیک اول جریانی که در محاسبهی دامنه نوسان خروجی نقش دارد تقریبا بدون تغییر است. به همین علت دامنه نوسان خروجی تغییر چندانی نمیکند و عامل بهبودی نویز فاز در ساختار پیشنهادی کاهش مقدار موثر تابع حساسیت ضربهی ترانزیستورهای سوئیچ از طریق کاهش زاویهی هدایت آنها است.
فرم در حال بارگذاری ...
[دوشنبه 1401-04-13] [ 07:46:00 ب.ظ ]
|