VCO电路中的电源设计

电源散热

电源散热的好坏对VCO的影响非常大，特别是没有配合锁相环使用的VCO。电源的发热热取决于负载汲取的电流，如果电流很大，会导致电源稳压器升温，如果散热做的不好，会导致整个电路板升温。通常，4层射频电路板的结构如图1所示：

图1： 4层射频电路板结构

通常，电源走线层和地层，都是整块铺铜的，尽管射频板子常常很小，但是这些层都在中间层，散热很难，若电源设计不合理，会导致整个板子升温从而引起温漂。如图2所示，笔者检修了一款VCO的板子，在其开环自由状态下，随着温度的升高，振荡频率开始变化，其中蓝色线有一段很平，就是振荡频率移动的轨迹。

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图2： VCO 的频率随温度发生漂移

为了验证是温度引起的漂移，我们将一个散热器的涂层抛光，如图3所示：

图3： 抛光散热器

将其置于板子下方，由于已经抛光，小心设计尺寸，不要和其他的引脚特别是电源引脚短路。此时观察频谱分析仪会发现其频率逐渐向反方向移动。

电源去耦

射频电路的电源去耦是非常重要的，例如：合适的电容会帮助放大器稳定，在VCO的应用中也非常重要，如图4[1]所示，白色陶瓷封装的VCO旁边有一个很大的钽电容，和一个普通的贴片电容。

图4： X波段FMCW信号源

如果将该大钽电容换成其他数值的MICC电容，会发生什么情况呢，如图5所示，在裙摆上多了两个毛刺~

图5：有毛刺的单点频率的频谱

电容的极性

最近有几个FMCW信号源的订单，笔者做了一口气做了4个板子，在直流测试的过程中有一个电路板，连接上电源后电流迅速上升。期初以为是电源管理芯片有问题或者焊接不良。经检查是钽电容的方向焊接错了，焊接多个电路板的时候，会出现这样的问题，因此一定要注意使用电源的限流保护功能（推荐笔者博文：严谨的射频电路的测试步骤）。

图4中的黄色的大电容是钽电容，带有横杠的一侧为正极，图4的焊接方向是正确的，更换电容并正确放置后，恢复通电，电流正常保持稳定值。

PLL的强势

尽管电源设计不当会导致VCO发生严重的温漂，但是如果VCO和PLL一起使用就可以使得输出频率稳定，这是因为PLL+VCO形成了一个类似负反馈的结构，可以使得频率稳住。然而这并不是电源设计不利的借口，作为射频电路的电源一直都是一个非常重要的设计单元，却常常被忽略，优秀的电源设计，会帮助系统降低耗电，保证系统的稳定性，降低噪声，值得电路工程师注意。

作者：伏熊（专业：射频芯片设计、雷达系统。爱好：嵌入式。欢迎大家项目合作交流。）
微信：GuoFengDianZi

引用：
[1]：www.guofengdianzi.com