Cómo diseñar un oscilador de alta frecuencia (hasta 500MHz) sin amplificadores operacionales

El VCO de alta frecuencia (Osciladores controlados por voltaje) se puede usar para generar una frecuencia de hasta 6 Ghz sin usar amplificadores operacionales. Pero el desafío principal en el diseño de estos osciladores es reducir el ruido de fase del VCO. Hay muchas topologías de VCO.
Algunos de ellos que utilicé en mis proyectos fueron Pacolel Tuned Colpitts VCO, Series Tuned Colpitts VCO (Clapp VCO), Wideband Colpitts VCO, Diferencial Cross-Coupled VCO , Negative Resistance VCO, Franklin, goral, cascode, vackar VCOs, etc.

El par de transistores diferenciales de acoplamiento cruzado presenta una resistencia negativa al resonador debido a la retroalimentación positiva.
Esta resistencia negativa cancela las pérdidas del resonador permitiendo una oscilación sostenida.
La variación de frecuencia se logra con dos diodos varicap BB135.

  • Se puede lograr una compensación óptima entre el ruido de fase inducido por ruido térmico y la disipación de potencia de CC cuando la amplitud de oscilación está diseñada para configurar los transistores de par diferencial para operar en el límite entre la saturación y las regiones lineales.
  • El exceso de factor de ruido F está dominado por el ruido de la fuente de corriente de cola cerca de los armónicos uniformes de la frecuencia portadora. Para mejorar el ruido de fase, esta contribución debe ser minimizada. Una forma eficiente de hacerlo es utilizar una técnica de filtrado de ruido. Un inductor L3 y un condensador C5 forman un filtro de paso bajo de segundo orden que evita que se inyecte ruido en armónicos uniformes en la trayectoria de retroalimentación del oscilador.
  • El filtro de ruido deja el ruido de baja frecuencia de la fuente de corriente de cola sin verse afectado. El ruido de baja frecuencia de la fuente de corriente de cola también se convierte a la portadora como modulación de amplitud. El ruido de baja frecuencia en la línea de sintonización modula la capacitancia no lineal de los varactores dando lugar a la variación del ruido de fase con el voltaje de control.
  • La degradación del ruido de fase debido al ruido del voltaje de control es muy significativa en el rango de sintonización más bajo donde los varactores son más no lineales. La pila de dos varactores reduce la ganancia de varactor Kvco en el rango de ajuste más bajo, lo que a su vez reduce la variación de ruido de fase con el voltaje de control.
  • La tendencia actual es que podemos diseñar VCO ‘utilizando la tecnología CMOS.

eso depende, ¿cuánta potencia tiene que emitir, en qué carga de impedancia, con qué estabilidad en el tiempo y temperatura, con qué cantidad de contenido armónico, pureza espectral y ruido de fase?

Si los requisitos son flojos, puede usar un oscilador en anillo, tres inversores. Si necesita ser un poco más estable, un oscilador colpitts: un transistor, dos resistencias, dos condensadores y una bobina. Para mayor estabilidad, puede usar un oscilador de cristal y un multiplicador de frecuencia. O simplemente compre un módulo oscilador preempaquetado:

FXO-LC735R-488.8 Fox Electronics | FXO-LC735R-488.8-ND | DigiKey

Entonces, desde 12 centavos hasta $ 40.

Gracias