RC-генераторы, управляемые по частоте напряжением

Аннотация

Исследованы две схемы RC-генераторов почти гармонических колебаний, управляемых по частоте напряжением (RC-ГУН ПГК), основанных на двух классах RC-автогенераторов: однокольцевом RC-автогенераторе с мостом Вина, дополненном системой автоматической регулировки амплитуды (АРА), и RC-автогенераторе с режекторным фильтром (РФ) в виде двойного Т-моста. Управление частотой в рассматриваемых генераторах осуществляется с помощью варикапов, включенных в цепи обратных связей. Получены выражения для расчета модуляционных характеристик исследуемых схем RC-ГУН. Предложена методика расчета флуктуационных характеристик RC-ГУН ПГК. Приведены аналитические формулы для расчета спектральной плотности мощности фазовых шумов RC-ГУН с учетом тепловых шумов резисторов цепей обратных связей (ОС) и цепей управления. Показано, что уровень спектральной плотности мощности фазовых шумов RC-ГУН ПГК определяется в основном тепловыми шумами резисторов цепей обратных связей, а цепи управления частотой вносят пренебрежимо малый вклад в общий фазовый шум. Для всех схем аналитически полученные результаты проверены и подтверждены компьютерным моделированием в схемотехническом пакете Advanced Design System. Проведено сравнение рассмотренных в статье RC-ГУН характеристик. Показано, что уровень СПМ фазового шума в RC-ГУН с РФ при одинаковых уровнях нелинейных искажений примерно на 5 дБн/Гц ниже, чем в RC-ГУН с мостом Вина в цепи ОС. Для обоих сравниваемых RC-ГУН рассчитаны зависимости частот и амплитуд автоколебаний от напряжений на варикапах при перестройке по частоте в 4 раза и изучено влияние изменения температуры на эти характеристики в интервале от –20 до +50 °С. Оказалось, что в ГУН с мостом Вина и АРА как амплитуда, так и частота автоколебаний, изменяются не более, чем на 1%. В RC-ГУН с РФ при тех же условиях амплитуда меняется почти на 15%, а частота — на 2%.