要約
このアプリケーションノートは、汎用的なIF周波数である85MHz、190MHz、および210MHz用のさまざまな電圧制御発振器(VCO)の設計について説明しています。この設計により、最適な結果を得るために必要な繰り返し回数を低減することができます。解析は、簡単なスプレッドシートプログラムを用いて実行できます。
追加情報
- ワイヤレス製品ラインのページ
- MAX2306/MAX2308/MAX2309のクイックビューデータシート
- MAX2310/MAX2312/MAX2314/MAX2316のクイックビューデータシート
- アプリケーションテクニカルサポート
はじめに
このアプリケーションノートは、汎用的なIF周波数である85MHz、190MHz、及び210MHz用のさまざまな電圧制御発振器(VCO)の設計について説明しています。この設計により、最適な結果を得るために必要な繰り返し回数を低減することができます。解析は、簡単なスプレッドシートプログラムを用いて実行できます。
VCOの設計
図2は、MAX2310 IF VCO用の差動タンク回路を示しています。解析目的のため、タンク回路は、簡略化した等価モデルに低減する必要があります。図1は、基本的なVCOモデルを図示しています。発振器の周波数の特性は、次の｢式1｣によって表されます。
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式1
|
fosc = 発振の周波数
L = タンク回路内のコイルのインダクタンス
Cint = MAX2310タンクポートの内部容量
Ct = タンク回路の総等価容量
図1. 基本VCOモデル
Rn = MAX2310タンクポートの等価負抵抗
Cint = MAX2310タンクポートの内部容量
Ct = タンク回路の総等価容量
L = タンク回路内のコイルのインダクタンス
図2. MAX2310のタンク回路
インダクタLは、タンクの総等価容量と発振器の内部容量(Ct+Cint)で共振します(図1を参照)。Ccoupは、DCブロックを提供し、バラクタダイオードの可変容量をタンク回路に結合します。Ccentは、タンクの中心発振周波数を公称値に合わせるために使用します。これは必須ではありませんが、インダクタ値の間で共振を微妙に同調できるようにすることで自由度が増します。抵抗器(R)は、同調電圧ライン(VTUNE)を介してバラクタダイオードに逆バイアス電圧を提供します。その値には、負荷タンクQに影響しない程度に大きな値、ただし4kTBRノイズを無視できる程度に小さな値を選択しなければなりません。抵抗器のノイズ電圧はKVCOによって変調されて位相ノイズを生み出します。容量Cvは、タンク内の変動同調成分です。バラクタダイオードの容量(Cv)は、逆バイアス電圧の関数になります(バラクタのモデルについては付録Aを参照)。VTUNEは、位相ロックループ(PLL)からの同調電圧です。
図3は、集合Cstray VCOモデルを示しています。寄生容量と寄生インダクタンスは、あらゆるRF回路に付きまといます。発振の周波数を予測するためには、寄生成分を考慮に入れる必要があります。図3の回路では、寄生成分をCstrayという1つのコンデンサにまとめて扱っています。発振の周波数の特性は、次の｢式2｣によって表すことができます。
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式2
|
L = タンク回路内のコイルのインダクタンス
Cint = MAX2310タンクポートの内部容量
Ccent = 中心発振周波数を合わせるために使用するタンクコンデンサ
Cstray = 集合浮遊容量
Ccoup = バラクタをタンクに結合するのに使用するタンクコンデンサ
Cv = バラクタダイオードの有効変動容量(直列インダクタンスを含む)
Cvp = バラクタパッドの容量
図3. 集合Cstrayモデル
図4は、詳細VCOモデルを表しています。これは、パッドの容量を考慮に入れていますが、簡単にするため、直列インダクタンスの影響は取り込んでいません。Cstrayは、次のように定義されます。
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式3
|
CL = インダクタの容量
CLP = インダクタパッドの容量
CDIFF = 並列トレースによって生じる容量
図4. 詳細VCOモデル
Rn = MAX2310タンクポートの等価負抵抗
Cint = MAX2310タンクポートの内部容量
LT = インダクタタンク回路への直列トレースのインダクタンス
CDIFF = 並列トレースによって生じる容量
L = タンク回路内のコイルのインダクタンス
CL = インダクタの容量
CLP = インダクタパッドの容量
Ccent = 中心発振周波数を合わせるために使用するタンクコンデンサ
Ccoup = バラクタをタンクに結合するのに使用するタンクコンデンサ
Cvar = バラクタダイオードの変動容量
CVP = バラクタパッドの容量
LS = バラクタの直列インダクタンス
R = バラクタの逆バイアス抵抗器の抵抗値
解析を簡単にするため、この設計ではインダクタンスLTを無視しています。LTの影響は、周波数が高くなるほど顕著になります。LTによる周波数の偏移を以下のスプレッドシートを用いて数学的にモデル化するため、これに合わせてCDIFFの値を増やすことができます。不要な直列共振を防止するため、できるだけインダクタンスLTを小さくします。これは、トレースを短くすることで達成できます。
同調利得
閉ループ位相ノイズを最適なものにするためには、同調利得(KVCO)を最小化する必要があります。ループフィルタ内の抵抗器は、抵抗器｢R｣ (図2)とともに、広帯域のノイズを生成します。広帯域の熱雑音(
)は、KVCOによってVCOを変調します。KVCOは、MHz/V単位で測定します。KVCOを最小化するには2つの方法があります。1つ目は、VCOが同調しなければならない周波数範囲を最小化することです。2つ目は、利用可能な同調電圧を最大化することです。VCOが同調しなければならない周波数範囲を最小化するには、後で示すように、許容誤差の厳しい部品を使用する必要があります。同調電圧を最大化するには、適合範囲の広いチャージポンプが必要となります。これは通常、大きなVCCを使用することで達成できます。MAX2310の適合範囲は、0.5V～VCC−0.5Vです。バッテリ駆動アプリケーションでの適合範囲は通常、バッテリ電圧またはレギュレータによって決まります。
トリミング不要設計のための基本概念
実際の部品を用いたVCO設計の製造可能性については、誤差バジェット解析が必要となります。一定の周波数(fosc)で発振するVCOを設計するには、部品の許容誤差を考慮しなければなりません。VCOの中で、これらの部品の許容誤差が影響する同調利得(KVCO)を設計しておく必要があります。部品の許容誤差を厳しくするほど、同調利得は小さくなり、閉ループ位相ノイズが低減します。最悪のケースの誤差バジェットを考慮した設計では、次の3つのVCOモデルを調べることになります。
- 最大値の部品(式5)
- 公称タンク。すべてが理想的な部品(式2)
- 最小値の部品(式4)
図5. 最悪のケースと公称タンクでの中心合わせ
閉ループ位相ノイズが最適となるようなタンクを設計するためには、最小の同調範囲を使用する必要があります。したがって、中心周波数が常に重なり合うような公称タンクを設計してデバイスの許容誤差に対処する必要があります。最悪ケースの高同調タンクと最悪ケースの低同調タンクでも、所望の発振周波数の各端部には同調できる必要があります。式2に部品の許容誤差分の修正を加えることで、最悪ケースの高同調タンク(式4)と最悪ケースの低同調タンク(式5)を生成することができます。
|
式4
|
|
式5
|
TL = インダクタ(L)の許容誤差%
TCINT = コンデンサ(CINT)の許容誤差%
TCcent = コンデンサ(CCENT)の許容誤差%
TCcoup = コンデンサ(CCOUP)の許容誤差%
TCv = バラクタ容量(CV)の許容誤差%
式4と式5では、浮遊容量には誤差はないものと想定しています。
一般設計手順
ステップ1
パッド容量とその他の浮遊容量を推定または測定します。MAX2310 Rev C EVキットの浮遊容量をBoonton Model 72BDの容量メータで測定しました。結果は、CLP ＝ 1.13pF、CVP ＝ 0.82pF、CDIFF ＝ 0.036pFです。
ステップ2
容量Cintの値を求めます。これは、MAX2310/MAX2312/MAX2314/MAX2316データシートの5ページに記載されています。標準動作特性の｢タンクポート1/S11対周波数｣に、標準的ないくつかのLO周波数に対する等価並列RC値が示されています。付録Bでは、ハイバンドとローバンドのタンクポートについての、Cint対周波数の表を示します。LO周波数はIF周波数の2倍であることに留意してください。
例
IF周波数が210MHzの場合(ハイバンドタンク)、LOは420MHzで動作します。付録Bの表5から、Cint ＝ 0.959pFが得られます。
ステップ3
インダクタを選択します。最初は相乗平均を使用することをお勧めします。このステップは、繰り返しプロセスになります。
 |
式6
|
この式は、LがnHでCがpF (1x10-9 x 1x10-12 = 1x10-21)であるものと想定しています。fosc = 420MHzの場合にL ＝ 11.98nHとなります。これは、総タンク容量がC ＝ 11.98pFであることを示しています。インダクタの最初の適切な選択としては、たとえば、12nH Coilcraft 0805CS-12NXGBC (許容誤差2%)があります。
ステップサイズが限定されたインダクタを選択するときには、次の公式6.1が役立ちます。絶対積LCが、固定発振周波数foscに対して一定でなければなりません。
|
式6.1
|
fosc = 420MHzの場合にLC ＝ 143.5となります。表3のスプレッドシートによる試行錯誤のプロセスにより、18nH (2%)のインダクタ値が得られ、総タンク容量は7.9221pFとなります。図8のタンクに関するLC積は142.59となり、所望のLC積(143.5)に十分近い結果が得られています。これは、手元に用意しておくと役立ちます。最適な位相ノイズを確保するには、Coilcraft 0805CSシリーズのような高Qインダクタを選択してください。許容誤差とQをある程度制御できるのであれば、別の方法として、マイクロストリップのインダクタを使用することもできます。
ステップ4
PLLの適合範囲を求めます。これは、VCO同調電圧(VTUNE)が機能する設計範囲です。MAX2310の場合、適合範囲は、0.5V～Vcc−0.5Vになります。Vcc ＝ 2.7Vの場合、適合範囲は、0.5～2.2Vになります。チャージポンプ出力により、この限界が設定されます。タンク上の電圧振幅は1Vp-pで、中心値は1.6VDCになります。Ccoupの値が大きな場合でも、バラクタダイオードには順バイアスはかかりません。この状態は回避する必要があります。ダイオードがタンクピン上のAC信号を整流すると、望ましくないスプリアス応答や閉ループPLLのロックの消失が生じるからです。
ステップ5
バラクタを選択します。指定した適合範囲で良好な許容誤差を示すバラクタを探してください。直列抵抗の値は小さくします。性能指数については、バラクタの自己共振周波数が所望の動作ポイントを上回ることを確認してください。電圧適合範囲におけるCV(2.5V)/CV(0.5V)比を調べてください。大きなカップリングコンデンサCcoupを選択した場合には、式2を使用して最大同調範囲を算出できます。コンデンサCcoupの値を小さくすれば、この周波数同調の有効範囲が低減されます。バラクタを選択するとき、所定の適合範囲の中間点と端点で、指定の許容誤差であることが必要です。リニア同調応答については、Alpha SMV1763-079などの超階段バラクタを選択してください。総タンク容量の値を取り出して、これをバラクタのCjo用に使用してください。Ccoupによってタンクに結合される有効容量が低減されることを思い出してください。
ステップ6
Ccoupの値を選択します。Ccoupの値を大きくすると、タンク内のバラクタを追加で結合することにより同調範囲は増大しますが、その犠牲としてタンクの負荷Qは低減されることになります。また、Ccoupの値を小さくすると、結合したバラクタの有効Qとタンクの負荷Qは増大しますが、同調範囲は低減されます。一般的にこの値は、所望の同調範囲が得られる範囲内で、できるだけ小さな値を選択します。値の小さなCcoupを選ぶもう1つの利点は、バラクタダイオードの両端の電圧振幅が低減されることです。これは、バラクタの順バイアスを防止するのに役立ちます。
ステップ7
Ccentの値を選択します。これは通常、許容誤差を考慮して、約2pF以上になります。Ccentを使用してVCOの中心公称周波数を合わせます。
ステップ8
スプレッドシートを用いて繰り返します。
IF周波数が85MHz、190MHz、及び210MHzの場合のMAX2310 VCOのタンク設計
次のスプレッドシートは、MAX2310の標準的ないくつかのIF周波数に対する設計を示しています。LOは、所望のIF周波数の2倍で発振することに留意してください。
図6. 85MHzのローバンドIFのタンク回路図
表1. 85MHzのローバンドIFのタンク設計
| 薄いグレーは、計算値を示す |
| 濃いグレーは、ユーザの入力を示す |
| MAX2310 Low-Band Tank Design and Tuning Range | |||||
| Total Tank Capacitance vs. V tune | |||||
| V tune | Total C | Ct
(Nominal) |
Ct (Low) |
Ct (High) |
|
| 0.5V | Ct high | 14.1766pF | 13.3590pF | 14.9459pF | |
| 1.375V | Ct mid | 12.8267pF | 11.7445pF | 13.7620pF | |
| 2.2V | Ct low | 11.4646pF | 10.3049pF | 12.4534pF | |
| Tank Components |
|
||||
|
C coup
|
18pF
|
0.9pF
|
5%
|
||
|
C cent
|
5.6pF
|
0.1pF
|
2%
|
||
|
C stray
|
0.70pF
|
||||
|
L
|
68nH
|
2.00%
|
|||
|
C int
|
0.902pF
|
10.00%
|
|||
| Parasitics and Pads (C stray) | |||||
| Due to Q |
C L
|
0.1pF
|
|||
| Ind. pad |
C Lp
|
1.13pF
|
|||
| Due to || |
C diff
|
0.036pF
|
|||
| Var. pad |
C vp
|
0.82pF
|
|||
| Varactor Specs | |||||
| Alpha SMV1255-003 | |||||
| Cjo |
82pF
|
Varactor Tolerance
|
|||
| Vj |
17V
|
0.5V
|
19.00%
|
||
| M |
14
|
1.5V
|
29.00%
|
||
| Cp |
0pF
|
2.5V
|
35.00%
|
||
| Rs |
1ohm
|
Reactance
|
|||
| Ls |
1.7nH
|
X Ls
|
1.82 | ||
| Freq |
170.00MHz
|
||||
| Nominal Varactor |
X c
|
Net Cap
|
|||
|
Cv high
|
54.64697pF
|
-17.1319
|
61.12581pF
|
||
|
Cv mid
|
27.60043pF
|
-33.92
|
29.16154pF
|
||
|
Cv low
|
14.92387pF
|
-62.7321
|
15.36874pF
|
||
| Negative Tol Varactor (Low Capacitance) | |||||
|
Cv high
|
44.26404pF
|
-21.1505
|
48.42117pF
|
||
|
Cv mid
|
19.59631pF
|
-47.7746
|
20.37056pF
|
||
|
Cv low
|
9.700518pF
|
-96.5109
|
9.886531pF
|
||
| Positive Tol Varactor (High Capacitance) | |||||
|
Cv high
|
65.02989pF
|
-14.3965
|
74.41601pF
|
||
|
Cv mid
|
35.60456pF
|
-26.2945
|
38.24572pF
|
||
|
Cv low
|
20.14723pF
|
-46.4682
|
20.96654pF
|
||
| Nominal
LO (Nom) Range |
Low
Tol IF (High) Range |
Nominal
IF (Nom) Range |
High
Tol IF (Low) Range |
||
|
F low
|
162.10MHz
|
84.34MHz
|
81.05MHz
|
78.16MHz
|
|
|
F mid
|
170.42MHz
|
89.95MHz
|
85.21MHz
|
81.45MHz
|
|
|
F high
|
180.25MHz
|
96.03MHz
|
90.13MHz
|
85.62MHz
|
|
|
BW
|
18.16MHz
|
11.69MHz
|
9.08MHz
|
7.46MHz
|
|
|
% BW
|
10.65%
|
12.99%
|
10.65%
|
9.16%
|
|
| Nominal IF Frequency |
|
||||
|
Design
Constraints
|
|||||
| Condition for bold number |
<IF
|
=IF
|
> IF
|
||
| Delta |
0.66
|
-0.21
|
0.62
|
||
| Test |
pass
|
pass
|
pass
|
||
| Raise or lower cent freq by |
-0.21
|
MHz
|
|||
| Inc or dec BW |
-1.28
|
MHz
|
|||
| Cent adj for min BW |
84.98
|
MHz
|
|||
| K vco |
10.68MHz/V
|
||||
図7. 190MHzのハイバンドIFのタンク回路図
表2. 190MHzのハイバンドIFのタンク設計
| 薄いグレーは、計算値を示す |
| 濃いグレーは、ユーザの入力を示す |
| MAX2310 High-Band Tank Design and Tuning Range | |||||
| Total Tank Capacitance vs. V tune | |||||
|
V tune
|
Total C | Ct
(Nominal) |
Ct (Low) |
Ct (High) |
|
|
0.5V
|
Ct high | 10.4968pF | 10.0249pF | 10.9126pF | |
|
1.375V
|
Ct mid | 9.6292pF | 8.8913pF | 10.2124pF | |
|
2.2V
|
Ct low | 8.6762pF | 7.7872pF | 9.3717pF | |
| Tank Components |
|
||||
|
C coup
|
12pF
|
0.1pF
|
1%
|
||
|
C cent
|
3.4pF
|
0.1pF
|
3%
|
||
|
C stray
|
0.70pF
|
||||
|
L
|
18nH
|
2.00%
|
|||
|
C int
|
0.954pF
|
10.00%
|
|||
| Parasitics and Pads (C stray) | |||||
| Due to Q |
C L
|
0.01pF
|
|||
| Ind. pad |
C Lp
|
1.13pF
|
|||
| Due to || |
|
0.036pF
|
|||
| Var. pad |
C vp
|
0.82pF
|
|||
| Varactor Specs | |||||
| Alpha SMV1255-003 | |||||
| Cjo |
82pF
|
Varactor Tolerance
|
|||
| Vj |
17V
|
0.5V
|
19.00%
|
||
| M |
14
|
1.5V
|
29.00%
|
||
| Cp |
0pF
|
2.5V
|
35.00%
|
||
| Rs |
1ohm
|
Reactance
|
|||
| Ls |
1.7nH
|
X Ls
|
4.06 | ||
| Freq |
380.00MHz
|
||||
| Nominal Varactor |
X c
|
Net Cap
|
|||
|
Cv high
|
54.64697pF
|
-7.66426
|
116.1695pF
|
||
|
Cv mid
|
27.60043pF
|
-15.1747
|
37.67876pF
|
||
|
Cv low
|
14.92387pF
|
-28.0643
|
17.44727pF
|
||
| Negative Tol Varactor (Low Capacitance) | |||||
|
Cv high
|
44.26404pF
|
-9.46205
|
77.51615pF
|
||
|
Cv mid
|
19.59631pF
|
-21.3728
|
24.19031pF
|
||
|
Cv low
|
9.700518pF
|
-43.1759
|
10.70708pF
|
||
| Positive Tol Varactor (High Capacitance) | |||||
|
Cv high
|
65.02989pF
|
-6.44056
|
175.8588pF
|
||
|
Cv mid
|
35.60456pF
|
-11.7633
|
54.36221pF
|
||
|
Cv low
|
20.14723pF
|
-20.7884
|
25.03539pF
|
||
| Nominal LO (Nom) Range |
Low Tol IF (High) Range |
Nominal IF (Nom) Range |
High Tol IF (Low) Range |
||
|
F low
|
366.15MHz
|
189.23MHz
|
183.07MHz
|
177.78MHz
|
|
|
F mid
|
382.29MHz
|
200.94MHz
|
191.14MHz
|
183.78MHz
|
|
|
F high
|
402.74MHz
|
214.71MHz
|
201.37MHz
|
191.84MHz
|
|
|
BW
|
36.59MHz
|
25.47MHz
|
18.29MHz
|
14.06MHz
|
|
|
% BW
|
9.57%
|
12.68%
|
9.57%
|
7.65%
|
|
| Nominal IF Frequency |
|
||||
|
Design
Constraints
|
|||||
| Condition for bold number |
< IF
|
= IF
|
> IF
|
||
| Delta |
0.77
|
-1.14
|
1.84
|
||
| Test |
pass
|
pass
|
pass
|
||
| Raise or lower cent freq by |
-1.14
|
MHz
|
|||
| Inc or dec BW |
-2.61
|
MHz
|
|||
| Cent adj for min BW |
190.54
|
MHz
|
|||
| K vco |
21.52MHz/V
|
||||
図8. 210MHzのハイバンドIFのタンク回路図
表3. 210MHzのハイバンドIFのタンク設計
| 薄いグレーは、計算値を示す |
| 濃いグレーは、ユーザの入力を示す |
| MAX2310 High-Band Tank Design and Tuning Range | |||||
| Total Tank Capacitance vs. V tune | |||||
|
V tune
|
Total C | Ct (Nominal) |
Ct (Low) |
Ct (High) | |
|
0.5V
|
Ct high | 8.8304pF | 8.1465pF | 9.4877pF | |
|
1.35V
|
Ct mid | 7.9221pF | 7.0421pF | 8.6970pF | |
|
2.2V
|
Ct low | 6.9334pF | 5.9607pF | 7.7653pF | |
| Tank Components |
|
||||
|
C coup
|
12pF
|
0.6pF
|
5%
|
||
|
C cent
|
1.6pF
|
0.1pF
|
6%
|
||
|
C stray
|
0.70pF
|
||||
|
L
|
18nH
|
2.00%
|
|||
|
C int
|
0.959pF
|
10.00%
|
|||
| Parasitics and Pads (C stray) | |||||
| Due to Q |
C L
|
0.1pF
|
|||
| Ind. pad |
C Lp
|
1.13pF
|
|||
| Due to || |
C diff
|
0.036pF
|
|||
| Var. pad |
C vp
|
0.82pF
|
|||
| Varactor Specs | |||||
| Alpha SMV1255-003 | |||||
| Cjo |
82pF
|
Varactor Tolerance
|
|||
| Vj |
17V
|
0.5V
|
19.00%
|
||
| M |
14
|
1.5V
|
29.00%
|
||
| Cp |
0pF
|
2.5V
|
35.00%
|
||
| Rs |
1ohm
|
Reactance
|
|||
| Ls |
1.7nH
|
X Ls
|
4.49 | ||
| Freq |
420.00MHz
|
||||
| Nominal Varactor |
X
c
|
Net
Cap
|
|||
|
Cv high
|
54.64697pF
|
-6.93433
|
154.787pF
|
||
|
Cv mid
|
27.60043pF
|
-13.7295
|
40.99616pF
|
||
|
Cv low
|
14.92387pF
|
-25.3916
|
18.12647pF
|
||
| Negative Tol Varactor (Low Capacitance) | |||||
|
Cv high
|
44.26404pF
|
-8.56091
|
92.99806pF
|
||
|
Cv mid
|
19.59631pF
|
-19.3373
|
25.51591pF
|
||
|
Cv low
|
9.700518pF
|
-39.0639
|
10.95908pF
|
||
| Positive Tol Varactor (High Capacitance) | |||||
|
Cv high
|
65.02989pF
|
-5.82717
|
282.5852pF
|
||
|
Cv mid
|
35.60456pF
|
-10.643
|
61.54791pF
|
||
|
Cv low
|
20.14723pF
|
-18.8086
|
26.45795pF
|
||
| Nominal LO (Nom) Range |
Low Tol IF (High) Range |
Nominal IF (Nom) Range |
High Tol IF (Low) Range |
||
|
F low
|
399.20MHz
|
209.92MHz
|
199.60MHz
|
190.67MHz
|
|
|
F mid
|
421.47MHz
|
225.78MHz
|
210.73MHz
|
199.14MHz
|
|
|
F high
|
450.52MHz
|
245.41MHz
|
225.26MHz
|
210.75MHz
|
|
|
BW
|
51.31MHz
|
35.49MHz
|
25.66MHz
|
20.09MHz
|
|
|
% BW
|
12.18%
|
15.72%
|
12.18%
|
10.09%
|
|
| Nominal IF Frequency |
|
||||
|
Design
Constraints
|
|||||
| condition for bold number |
< IF
|
= IF
|
> IF
|
||
| Delta |
0.08
|
-0.73
|
0.75
|
||
| Test |
pass
|
pass
|
pass
|
||
| Raise or lower cent freq by |
-0.73
|
MHz
|
|||
| Inc or dec BW |
-0.83
|
MHz
|
|||
| Cent adj for min BW |
210.34
|
MHz
|
|||
| K vco |
30.18MHz/V
|
||||
図9. 高Q 210MHzのハイバンドIFのタンク回路図
表4. 高Q 210MHzのハイバンドIFのタンク設計
| 薄いグレーは、計算値を示す |
| 濃いグレーは、ユーザの入力を示す |
| MAX2310 High-Band Tank Design and Tuning Range | |||||
| Total Tank Capacitance vs. V tune | |||||
|
V tune
|
Total C | Ct (Nominal) |
Ct (Low) |
Ct (High) | |
|
0.5V
|
Ct high | 5.8856 | 5.5289 | 6.2425 | |
|
1.375V
|
Ct mid | 5.2487 | 4.9113 | 5.5858 | |
|
2.2V
|
Ct low | 4.8371 | 4.5156 | 5.1581 | |
| Tank Components
|
|||||
|
C coup
|
15pF
|
0.75pF
|
5%
|
||
|
C cent
|
1.6pF
|
0.1pF
|
6%
|
||
|
C stray
|
0.77pF
|
||||
|
L
|
27
|
2.00%
|
|||
|
C int
|
0.959
|
10.00%
|
|||
| Parasitics and Pads (C stray) | |||||
| Due to Q |
C L
|
0.17pF
|
|||
| Ind. pad |
C Lp
|
1.13pF
|
|||
| Due to || |
C diff
|
0.036pF
|
|||
| Var. pad |
C vp
|
0.82pF
|
|||
| Varactor Specs | |||||
| Alpha SMV1763-079 | |||||
| Cjo |
8.2pF
|
Varactor Tolerance
|
|||
| Vj |
15V
|
0.5V
|
7.50%
|
||
| M |
9.5
|
1.5V
|
9.50%
|
||
| Cp |
0.67pF
|
2.5V
|
11.50%
|
||
| Rs |
0.5ohm
|
Reactance
|
|||
| Ls |
0.8nH
|
X Ls
|
2.11 | ||
| Freq |
420.00MHz
|
||||
| Nominal Varactor |
X
c
|
Net
Cap
|
|||
|
Cv high
|
6.67523pF
|
-56.7681
|
6.933064pF
|
||
|
Cv mid
|
4.23417pF
|
-89.4958
|
4.336464pF
|
||
|
Cv low
|
2.904398pF
|
-130.471
|
2.952167pF
|
||
| Negative Tol Varactor (Low Capacitance) | |||||
|
Cv high
|
6.174588pF
|
-61.3709
|
6.39456pF
|
||
|
Cv mid
|
3.831924pF
|
-98.8904
|
3.915514pF
|
||
|
Cv low
|
2.570392pF
|
-147.425
|
2.607736pF
|
||
| Positive Tol Varactor (High Capacitance) | |||||
|
Cv high
|
7.175873pF
|
-52.8076
|
7.474698pF
|
||
|
Cv mid
|
4.636416pF
|
-81.7313
|
4.759352pF
|
||
|
Cv low
|
3.238404pF
|
-117.015
|
3.297904pF
|
||
| Nominal LO (Nom) Range |
Low Tol IF (High) Range |
Nominal IF (Nom) Range |
High Tol IF (Low) Range |
||
|
F low
|
399.25MHz
|
208.05MHz
|
199.62MHz
|
191.92MHz
|
|
|
F mid
|
422.78MHz
|
220.75MHz
|
211.39MHz
|
202.89MHz
|
|
|
F high
|
440.40MHz
|
230.22MHz
|
220.20MHz
|
211.14MHz
|
|
|
BW
|
41.15MHz
|
22.16MHz
|
20.58MHz
|
19.21MHz
|
|
|
% BW
|
9.73%
|
10.04%
|
9.73%
|
9.47%
|
|
| Nominal IF Frequency |
|
||||
|
Design
Constraints
|
|||||
| Condition for bold number |
< IF
|
= IF
|
> IF
|
||
| Delta |
1.95
|
-1.39
|
1.14
|
||
| Test |
pass
|
pass
|
pass
|
||
| Raise or lower cent freq by |
-1.39
|
MHz
|
|||
| Inc or dec BW |
-3.08
|
MHz
|
|||
| Cent adj for min BW |
209.60
|
MHz
|
|||
| K vco |
24.21MHz/V
|
||||
付録A
図10. バラクタのモデル
Alpha Application Note AN1004には、バラクタのモデルに関する詳細情報が記載されています。バラクタ容量は、式7で定義されます。
|
式7
|
| Alpha SMV1255-003 | Alpha SMV1763-079 |
| Cjo = 82 pF | Cjo = 8.2 pF |
| Vj =17 V | Vj =15 V |
| M = 14 | M = 9.5 |
| Cp = 0 | Cp = 0.67 |
| Rs = 1Ω | Rs = 0.5Ω |
| Ls = 1.7 nH | Ls = 0.8 nH |
誘導性リアクタンスを取り消して新しい有効容量CVを計算することで、バラクタの直列インダクタンスを考慮に入れることができます。
|
式8
|
付録B
表5. MAX2310ハイバンドタンクのCint対周波数
| Frequency (MHz) | Cint (pF) | Frequency (MHz) (cont.) | Cint (pF) (cont.) |
| 100 | 0.708 | 360 | 0.949 |
| 110 | 0.759 | 370 | 0.955 |
| 120 | 0.800 | 380 | 0.954 |
| 130 | 0.809 | 390 | 0.954 |
| 140 | 0.839 | 400 | 0.954 |
| 150 | 0.822 | 410 | 0.955 |
| 160 | 0.860 | 420 | 0.959 |
| 170 | 0.869 | 430 | 0.956 |
| 180 | 0.880 | 440 | 0.959 |
| 190 | 0.905 | 450 | 0.964 |
| 200 | 0.917 | 460 | 0.962 |
| 210 | 0.920 | 470 | 0.963 |
| 220 | 0.926 | 480 | 0.963 |
| 230 | 0.924 | 490 | 0.960 |
| 240 | 0.928 | 500 | 0.964 |
| 250 | 0.935 | 510 | 0.965 |
| 260 | 0.932 | 520 | 0.968 |
| 270 | 0.931 | 530 | 0.966 |
| 280 | 0.933 | 540 | 0.968 |
| 290 | 0.927 | 550 | 0.967 |
| 300 | 0.930 | 560 | 0.974 |
| 310 | 0.933 | 570 | 0.977 |
| 320 | 0.943 | 580 | 0.976 |
| 330 | 0.944 | 590 | 0.984 |
| 340 | 0.945 | 600 | 0.982 |
| 350 | 0.956 | - | - |
図11. MAX2310ハイバンドタンクのCint対周波数(6次の多項式曲線近似)
表6. MAX2310ローバンドタンクのCint対周波数
| Frequency (MHz) | Cint (pF) | Frequency (MHz) (cont.) | Cint (pF) (cont.) |
| 100 | 0.550 | 360 | 1.001 |
| 110 | 0.649 | 370 | 0.982 |
| 120 | 0.701 | 380 | 0.992 |
| 130 | 0.764 | 390 | 1.001 |
| 140 | 0.762 | 400 | 0.985 |
| 150 | 0.851 | 410 | 0.980 |
| 160 | 0.838 | 420 | 0.986 |
| 170 | 0.902 | 430 | 0.992 |
| 180 | 0.876 | 440 | 0.994 |
| 190 | 0.907 | 450 | 1.001 |
| 200 | 0.913 | 460 | 1.003 |
| 210 | 0.919 | 470 | 1.007 |
| 220 | 0.945 | 480 | 0.992 |
| 230 | 0.952 | 490 | 1.010 |
| 240 | 0.965 | 500 | 1.004 |
| 250 | 0.951 | 510 | 1.011 |
| 260 | 0.954 | 520 | 1.022 |
| 270 | 0.974 | 530 | 1.019 |
| 280 | 0.980 | 540 | 1.044 |
| 290 | 0.973 | 550 | 1.026 |
| 300 | 0.982 | 560 | 1.041 |
| 310 | 0.970 | 570 | 1.038 |
| 320 | 0.982 | 580 | 1.032 |
| 330 | 0.991 | 590 | 1.036 |
| 340 | 0.993 | 600 | 1.025 |
| 350 | 0.991 | - | - |
図12. MAX2310ローバンドタンクのCint対周波数(6次の多項式曲線近似)
参考資料
- Chris O'Connor, Develop Trimless Voltage-Controlled Oscillators, Microwaves and RF, July1999.
- Wes Hayward, Radio Frequency Design, Chapter 7.
- Krauss, Bostian, Raab, Solid State Radio Engineering, Chapters 2, 3, 5.
- Alpha Industries Application Note AN1004.
- Coilcraft, RF Inductors Catalog, March 1998, p.131.
- Maxim, MAX2310/MAX2312/MAX2314/MAX2316 Data Sheet, Rev 0.
- Maxim, MAX2310/MAX2314 Evaluation Kit Data Sheet, Rev 0.
- Maxim, MAX2312/MAX2316 Evaluation Kit Data Sheet, Rev 0.
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