注入锁定不仅可以改善振荡器的频率稳定性和相位噪声,还可以充当选择性分频器。
图1所示的设置中的振荡器仅由一对2N3904、一个10µH电感器、一个2.6nF电容器和一个工作在-2V的1K偏置电阻组成,它会产生~1MHz的振荡器输出。
图1:之前的设计实例(DI)中的Peltz振荡器仅由5个元件组成。
信号注入是通过串联10KΩ和0.01µF RC电阻连接到Q1和Q22N3906晶体管的公共发射极来实现的。振荡器内部微妙的非线性特性可实现选择性频率锁定和分频,而无需额外的有源元件。图2显示了在不改变任何元件值或电路的情况下,分别进行2、3、5和10分频的例子!
图2:以2、3、5和10为单位进行分频的示例,无需对元件值或电路进行任何更改,这是由于振荡器内部存在微妙的非线性特性,可以进行选择性频率锁定和分频。
即使是在用作分频器时,注入锁定也能改善振荡器的相位噪声。图3显示了自由运行振荡器以及用作频率选择性分频器时的一些结果。
图3:振荡器自由运行和用作频率选择性分频器(注入锁定分频为3和10)时的频谱分析。用作频率选择性分频器时,相位噪声有明显改善。
测试设置使用通用任意波形发生器(AWG)(SDG2042X)作为信号源,数字存储示波器(DSO)(SDS814XHD)和频谱分析仪(SSA3021X Plus)作为显示设备。当然,这项技术并不能取代传统的数字分频器,但在需要分频或改善简单振荡器的稳定性和相位噪声时,或许能够派上用场。
(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Injection locking acts as a frequency divider and improves oscillator performance,由Ricardo Xie编译)