Studio di oscillatori controllati in tensione (VCO) a basso rumore di fase per applicazioni RF



Documenti analoghi
Apparati di radiodiffusione AM ed FM. Tratto dal testo di Cecconelli Tomassini Le Telecomunicazioni

2 Qual è il guadagno totale di due stadi amplificatori da 6 db e da 3 db : A 4,5 db B 9 db C 6 db

Indice. Cap. 1 Studio di reti RLC in regime sinusoidale pag. 1

I.P.S.I.A. Di BOCCHIGLIERO

ELETTRONICA II. Prof. Dante Del Corso - Politecnico di Torino. Parte A: Transistori in commutazione Lezione n. 2 - A - 2:

LA STAZIONE DI TERRA DEL DIMOSTRATORE TECNOLOGICO SATELLITARE

Programmazione modulare a. s

di notevole rilievo nell economia di molti paesi. La messa a punto delle nuove

Elettronica per le telecomunicazioni

v in v out x c1 (t) Molt. di N.L. H(f) n

1.1 Introduzione. 1.2 Rumore del ricevitore

Classificazione dei Sensori. (raccolta di lucidi)

Misura, raccolta, presentazione e analisi dati remotizzata e distribuita dei consumi energetici

OFDM. Prof. Carlo S. Regazzoni. Department of Biophysical and Electronic Engineering, University of Genoa, Italy A.A

La corrente elettrica La resistenza elettrica La seconda legge di Ohm Resistività e temperatura L effetto termico della corrente

TRASMETTITORE ATV SUI 23 CM by IZ3CTS

ELETTRONICA II. Prof. Dante Del Corso Prof. Pierluigi Civera Esercitazioni e laboratorio: Ing. Claudio Sansoe. Politecnico di Torino

Generatori di segnale. Generatore sinusoidale BF. Generatori di funzione. Generatori sinusoidali a RF. Generatori a battimenti. Oscillatori a quarzo

A.S. 2015/16 CLASSE 3 AEE MATERIA: ELETTRONICA/ELETTROTECNICA UNITA DI APPRENDIMENTO 1: SICUREZZA ELETTRICA

Nella prima parte del corso l attenzione è venuta appuntandosi sui problemi inerenti la valutazione di investimenti aziendali e di strumenti

... a) Lo spettro di un segnale SSB è costituito da... b) Un segnale SSB può essere ottenuto... in una... mediante un... centrato su...

FILTRI PASSIVI. Un filtro elettronico seleziona i segnali in ingresso in base alla frequenza.

GUIDA ALLA PREPARAZIONE DELL ESAME

I RICEVITORI IN FM Lo schema di principio di un semplice ricevitore è il seguente:

COORDINAMENTO PER MATERIE SETTEMBRE 2013 MATERIA DI NUOVA INTRODUZIONE PER EFFETTO DELLA RIFORMA

Corso di DISPOSITIVI E SISTEMI PER LE COMUNICAZIONI IN FIBRA OTTICA

Corso di Elettronica di Potenza (12 CFU) ed Elettronica Industriale (6 CFU) Convertitori c.c.-c.c. 2/83

Fr = 1 / [ ( 2 * π ) * ( L * C ) ]

Insegnamento di Fondamenti di Infrastrutture viarie

METODOLOGIA DI PREVISIONE DELLA DOMANDA ELETTRICA E DELLA

Integrated Comfort SyStemS

SENSORI E TRASDUTTORI

Elettronica Analogica con Applicazioni

Circuiti amplificatori

I.P.S.I.A. Di BOCCHIGLIERO Fotoemettitori e Fotorivelatori ---- Materia: Telecomunicazioni. prof. Ing. Zumpano Luigi. Filippelli Maria Fortunata

P5 CONVERSIONE DI FREQUENZA. RICEVITORI SUPERETERODINA. PLL.

PLL (anello ad aggancio di fase)

E INTERRUTTORI AUTOMATICI

Introduzione alle misure con moduli multifunzione (DAQ)

Abbiamo costruito il grafico delle sst in funzione del tempo (dal 1880 al 1995).

Amplificazione DL 3155M14 DL 3155E14. Circuiti Amplificatori a Transistor AMPLIFICAZIONE. Blocchi funzionali. Argomenti teorici.

ELETTRONICA II. Prof. Dante Del Corso - Politecnico di Torino. Parte E: Circuiti misti analogici e digitali Lezione n E - 3:

Ambiente di apprendimento

T3 CIRCUITI RISONANTI E AMPLIFICATORI SELETTIVI

Laureando: Edoardo DEGRASSI

ANALISI FREQUENZIALE E PROGETTO NEL DOMINIO DELLE FREQUENZE

Radiometro integrato al silicio per la prevenzione di incendi boschivi

Potenza elettrica nei circuiti in regime sinusoidale

Controlli Automatici T. Trasformata di Laplace e Funzione di trasferimento. Parte 3 Aggiornamento: Settembre Prof. L.

Generatori di segnale. Generatore sinusoidale BF. Generatori di funzione. Generatori sinusoidali a RF. Generatori a battimenti. Oscillatori a quarzo

ISTITUTO STATALE DI ISTRUZIONE TECNICA E PROFESSIONALE. "G. da VERRAZZANO" sez. Nautico PORTO SANTO STEFANO GR

ELETTRONICA. L amplificatore Operazionale

Rapporto ambientale Anno 2012

Lab 4 Filtri con amplificatori operazionali

Elettronica Introduzione

Candidato: Giacomo Argentero Relatore: Prof. Paolo Gambino. 20 Luglio 2010

Modellazione e Analisi di Reti Elettriche

Tempo di risposta di un termometro a mercurio

Elettronica I Potenza dissipata dalle porte logiche CMOS

Comprendere il funzionamento dei convertitori V/f Saper effettuare misure di collaudo

Modulazioni digitali: ricevitori

RELAZIONE DI TIROCINIO

Nome: Nr. Mat. Firma:

Revision Date Description Paragraph TickRef New release All #8416

Come visto precedentemente l equazione integro differenziale rappresentativa dell equilibrio elettrico di un circuito RLC è la seguente: 1 = (1)

21-Mar-03-2 ETLCE - B DDC. 21-Mar-03-4 ETLCE - B DDC. segnale modulato. transiszioni. finestra per trans fisse.

MODELLO MEDIO AD AMPI SEGNALI DI UN CONVERTITORE PWM REALE

Transitori del primo ordine

L applicazione dei vettori di collaudo

RISONANZA. Introduzione. Risonanza Serie.

Libri di testo adottati: Macchine Elettriche, HOEPLI di Gaetano Conte;

Famiglie logiche. Abbiamo visto come, diversi anni fa, venivano realizzate in concreto le funzioni

SINTESI DEI SISTEMI DI CONTROLLO A TEMPO CONTINUO

Dimensionamento di massima di un sistema di propulsione ibrida per una microvettura

APPUNTI DI ELETTROMAGNETISMO E RADIOTECNICA. Coordinatore del Progetto prof. Vito Potente Stesura a cura del docente ing.

Rumore Elettronico. Sorgenti di rumore in Diodi, BJTs, MOSFETs Rumore equivalente all ingresso di amplificatori Rumore nel dominio del tempo

INTRODUZIONE. Articolo qe001: versione 4

Consumo di Potenza nell inverter CMOS. Courtesy of Massimo Barbaro

Progettaz. e sviluppo Data Base

I corsi dell'area Lumen

CONTROLLO SCALARE V/Hz DEL MOTORE ASINCRONO. Prof. Silvio Stasi Dott. Ing. Nadia Salvatore Dott. Ing. Michele Debenedictis

LA GIUNZIONE PN. Sulla base delle proprietà elettriche i materiali si classificano in: conduttori semiconduttori isolanti

OSCILLATORI AL QUARZO: CONTASECONDI

UNIVERSITA DI PISA FACOLTA DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRONICA ANNO ACCADEMICO TESI DI LAUREA

Il transistore bipolare

Regole della mano destra.

Studio di fattibilità di conversione di un deltaplano da motore termico a motore elettrico

Lezione 16. Motori elettrici: introduzione

INVERTER DI STRINGA POWER ONE AURORA: Dimensionamento del generatore fotovoltaico con Aurora Designer

Comportamento in frequenza degli amplificatori

Misure Elettroniche, Sensori e Trasduttori 1

Programmazione Individuale

ELETTRONICA II. Circuiti misti analogici e digitali 2. Riferimenti al testo. Prof. Dante Del Corso - Politecnico di Torino

CONVERTITORI DIGITALE/ANALOGICO (DAC)

Indirizzo Informatica e Telecomunicazioni, articolazione Informatica.

Generatore di Forza Elettromotrice

9. Introduzione al PQ

Propagazione in fibra ottica

Circuiti Integrati. Anno Accademico 2012/2013 Massimo Barbaro

Prot. n. 2882/C27 Gazzaniga, 28/04/2012. Gara nazionale di elettronica Prova scritta

Transcript:

Studio di oscillatori controllati in tensione (VCO) a basso rumore di fase per applicazioni RF Luca Dodero Relatore Chiar.mo Prof. Ing. Daniele Caviglia

Introduzione Il grande sviluppo degli ultimi anni nell ambito della RF, ha portato di stretta attualità i problemi riguardanti il consumo di energia, l efficienza l della larghezza di banda e la purezza spettrale del segnale usualmente caratterizzata dal Rumore di Fase.

Obiettivi Analisi delle origini del rumore di fase; Studio dei vari tipi di oscillatori con un attenzione particolare ai VCO a coppia differenziale incrociata (Cross( Cross-Coupled); Analisi dei parametri fondamentali di un varactor; Studio di un oscillatore VCO a basso rumore di fase e a basso consumo.

Rumore di Fase Il fattore determinante tra le caratteristiche di un oscillatore è la purezza spettrale, usualmente caratterizzata dal rumore di fase:esso infatti, in un ricevitore, interviene limitando la capacità di rilevare e di sintonizzarsi su un segnale debole in presenza di un segnale più intenso su un canale adiacente.

Rumore di Fase Effetto del rumore di fase in trasmissione a) e in ricezione b)

Sorgenti di Rumore Rumore Granulare : dovuto ad una corrente continua nei diodi e nei BJT; Rumore Rumore Termico : dovuto all energia termica; Rumore Flicker : presente negli elementi attivi e passivi e causato da impurezze o da trappole superficiali in strutture MOS.

Determinazione del Rumore di Fase La conversione da rumore prodotto dal dispositivo a Rumore di Fase è un processo complesso. Nel corso degli anni sono stati sviluppati una serie di modelli che permettono il calcolo del Rumore di Fase a partire dai componenti principali del circuito. Il più utilizzato è il modello LTI di LEESON:

Modello di Leeson ( ) L f m FkT f f f = 10log 1 c 0 1 c + + 10 + 2P f 2f Q f sig m m m 2 - fm = deviazione di frequenza che da la perturbazione di fase dovuta all intervallo di frequenze limitrofo alla frequenza portante; - fc = flicker corner frequency che può essere la prima o terza armonica rispetto alla frequenza portante, a seconda della precisione del calcolo; - Q = fattore di qualità del circuito risonante; - f0 = frequenza di oscillazione; - F = fattore di rumore.

Modello di Leeson La caratteristica del modello di Leeson è quella di essere semplice e di fornire un risultato apprezzabile; Come si può vedere dall equazione agendo sui parametri Psig e Q si riduce il rumore di fase; F è il fattore di rumore: è un parametro empirico e di difficile determinazione.

VCO con configurazione a coppia differenziale incrociata (Cross( Cross-Coupled) I I VCO sono oscillatori che generano una frequenza variabile in funzione di una tensione applicata; Al fine di avere un buon VCO di tipo LC è necessario avere VARACTOR con poca perdita d energia d ed ampio range di sintonizzazione.

VARACTOR Il Varactor è un componente atto a fornire una capacità variabile in funzione di una tensione applicata. Il MOS Varactor è un transistor con drain, source e bulk connessi tra di loro; realizza una capacità di tipo MOS ed il valore di tale capacità dipende dalla tensione che si manifesta tra gate e drain.

VARACTOR Nelle tecnologie bipolari a basso costo i diodi di giunzione sono adottati comunemente come condensatori variabili. La capacità dipende dalla tensione inversa applicata. Nella figura sottostante è rappresentato un diodo a giunzione.

Strategia per l ottimizzazione l di un VCO a basso Rumore di Fase Sulla base dell'equazione di Leeson ci sono quattro fattori importanti quando si progetta un VCO a basso rumore di fase. Questi sono: il fattore di qualità (Q) del risonatore LC; sorgenti di rumore; potenza del segnale all uscita; non linearità del circuito.

Fattore di Qualità Q Il Q totale di un blocco LC è direttamente collegato alla risposta in frequenza del blocco LC stesso. Come indica l'equazione di Leeson,, il rumore di fase all'uscita di un VCO è inversamente proporzionale al quadrato di Q. Perciò, costruire un risonatore LC ad alto fattore di qualità è d importanza fondamentale per la riduzione del rumore di fase di un VCO LC.

Fattore di Qualità Q Il valore del Fattore di Qualità dipende in maniera diretta dalla capacità del risonatore, come si può vedere dalla formula: 1 Q = 2 π f0rlcc con f0 = 2 π LC( V ) dove: ( ) R = R R Q R Q 2 2 LC CP LS L LS L RLS è la perdita d energia d dell induttore e QL Q il fattore di qualità sempre dell induttore.

Non Linearità del circuito L uso dei VARACTOR negli oscillatori comporta una non linearità di funzionamento dovuta alla curva non lineare C(V). Questo fenomeno porta ad un incremento del rumore; la formula di Leeson che tiene conto di questa non linearità è: 2 FKT f c f 0 1 KVCOV m Lf ( m, KVCO) = 10log10 1+ 1+ 2 2 + 2Psig fm 4Q fm 2 2f m 2

Specifiche di Progetto 1,6 GHz< < f0 f <2,4 GHz L = 6nH 0,75pF< C(V) < 1,75pF f 0 = 1 2 π LC ( V )

Risultati Simulazioni Andamento del Rumore di Fase alla frequenza di 1,8 GHz

Sviluppi Futuri Simulazione del circuito oscillatore attraverso il software Cadence Virtuoso SpectreRF e confronto coi risultati ottenuti tramite Matlab. Eventuale realizzazione fisica dell oscillatore oscillatore.