章丘四中校園新聞發(fā)布管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)實現(xiàn)壓控振蕩器的電路設(shè)計案例概述186271.1實現(xiàn)原理的各部分結(jié)構(gòu)電路圖設(shè)計其由三大部分組成，分別為：一電壓電流轉(zhuǎn)換電路，即將電壓轉(zhuǎn)換成可控電流電路,二ICO電路，這部分電路是壓控振蕩器的重點部分，經(jīng)過此電路輸出為持續(xù)不斷的周期性的正弦波。三整形電路，它的作用就是將正弦波轉(zhuǎn)化成方形波，實現(xiàn)整形的效果。一個壓控振蕩器電路大致就分為3個部分，下文分別詳細介紹每部分的原理。22259電壓轉(zhuǎn)電流電路的設(shè)計：圖224911.1電壓轉(zhuǎn)換電流電路的設(shè)計圖1.2電流鏡電路功能，將一個輸入值以電壓的形式輸入，輸出值為一個可以控制的電流信號，原理為：如圖1.1所示，在M2管子源級加一個電壓，通過電阻的控制輸出為電流。對于飽和區(qū)的管子輸出電流為：圖1.1是電壓轉(zhuǎn)換電流部分，這部分為圖1.2電流鏡電路提供一個電流，而圖1.2中的M1與M2管子構(gòu)成的是第一組電流鏡，如若M1與M2的寬長比一致，實現(xiàn)了電流的精準復制，而M3與M4構(gòu)成了電路中的第二組電流鏡電路。其W3/L3，W4/L4共同控制電流的大小，從而精確得到的Iout作為ICO電路的輸入信號。而Iout的計算公式為：22259ICO電路的設(shè)計：因為本次設(shè)計的壓控振蕩器是應用于USB項目中的，而這個項目是CMOS電路片上系統(tǒng)，根據(jù)上面提及的兩種壓控振蕩器的優(yōu)缺點分析，決定選用由三個反相器三級級聯(lián)的環(huán)形壓控振蕩器。其工作原理是：假設(shè)第一個反相器輸入為高電平VDD，輸出為VPH1=0，經(jīng)過反相器反相VPH2=1,同理第三級反相VPH3=0，同時它繼續(xù)作為第一個反相器的輸入。奇數(shù)個單極放大器不會被鎖住，繼續(xù)持續(xù)的產(chǎn)生波形。假設(shè)某時刻是T0，經(jīng)過反相器VPH1之后延遲為T0+ΔT，經(jīng)過反相器VPH2之后時間延遲為T+2ΔT，經(jīng)過反相器VPH3之后時間延遲為T+3ΔT，這樣經(jīng)過6ΔT之后完成一次振蕩。這就是環(huán)形振蕩器的大致原理。如圖1.3所示：圖1.3三級反相器組成的環(huán)形振蕩器電路22259緩沖整形電路的設(shè)計：當振蕩器在滿足一定的條件下時，就會產(chǎn)生一個周期性的電壓形式的輸出信號，而整形電路的功能就是將輸出以正弦波的形式轉(zhuǎn)換為方波的形式。見圖1.4電路說明原理：圖1.4正弦波轉(zhuǎn)方波整形電路以及緩沖電路原理圖A與B信號是振幅相同，相位相反的正弦波，當A大于等于0時，經(jīng)過一個反相器使得VGSM0小于等于0，且M0是PMOS管，則這時M0導通，而VGSM1大于等于0，M1為NMOS管，也導通，則X點輸出的為VDD信號，高電平，當B小于等于0時，經(jīng)過一個反相器，作用在M2上時，VGSM2大于等于0，這時P管M2管子截至，同理作為N管的M3，VGSM3小于等于0，M3截至。故在這個周期內(nèi)輸出信號為高電平1，而當A小于等于0時，經(jīng)過一個反相器作用在M0的柵極上使得，VGSM0大于等于0，使得P管M0截至，而VGSM1小于等于0，也使N管M1截至，當B信號大于等于0時，經(jīng)過反相器使得VGSM2小于等于0，使P管M2導通，，VGSM3大于等于0，N管M3也導通，這樣使得輸出信號X為GND，低電平0。以上就是整形電路的工作原理，將正弦波轉(zhuǎn)換成了方波，而方波信號繼續(xù)輸入到由M4,M5,M6,M7構(gòu)成的BUFFER緩沖器電路中，使波形更加的優(yōu)化，取消毛刺。如下圖1.5所示為USB項目中電路圖 圖1.5正弦波轉(zhuǎn)方波整形電路以及緩沖電路項目圖1.2電路仿真結(jié)果分析圖1.6TT,0.85V,27°C時的仿真圖圖1.7FF,0.935V,125°C時的仿真圖圖1.8SS,0.76V,-40°C時的仿真圖仿真結(jié)果分析首先先解釋一下以上的TT、FF、SS，T指的是晶體管驅(qū)動電流的一個平均值，F(xiàn)指晶體管驅(qū)動電流的最大值，S指晶體管驅(qū)動電流的最小值。而第一個值指的是NMOS第二個值指的是PMOS，以TT為例子說明，指NMOS的驅(qū)動電流平均值，PMOS的驅(qū)動電流平均值。如圖1.61.71.8所示：分析可知當NMOS與PMOS管的驅(qū)動電流處于平均值，電壓低，溫度處于室溫時輸出為較穩(wěn)定的正弦波與方波。當NMO