콜피츠 전압제어 발진기 동작의 새로운 해석 및 구현에 관한 연구

A Study on the New Analysis to the Dynamics of Colpitts VCO's and Practical Implication

Colpitts VOC(Voltage Controlled Oscillator)의 새로운 모델링을 제시하였다. 일반적으로 VOC의 해석에는 2차원 모델이 사용되고 있는데 본 논문에서는 3차원 모델을 사용하였다. 이는 수학적으로 정확함은 물론 실제적으로도 유용하게 사용할 수 있다. 이러한 잇점은 실제의 VOC는 콜피츠 발진회로에 기초한 것이며 이는 3차원 시스템이기 때문이다. 모델링은 선형 근사법으로 시작하여 HBM(harmonic balance method)에 의하여 비선형 해석으로 접근하였다. 이 해석에서는 시스템의 출력에 영향을 주는 발진과 함께, 겹쳐서 나타나는 시프팅 바이어스라는 새로운 모드의 존재를 드러내었다. 더우기 해석의 성과는 발진 주파수의 변화를 시도하고자 할 때 발진기의 피라미터를 변화시키는 유용한 과정을 추출하였다. 시뮬레이션으로 이를 확인하고 개인용 휴대전화기에 사용될 GaAs MESFET VCO 실제회로에 적용시켜 본 결과 매우 잘 일치하였다.

In this paper, We analyze Colpitts type voltage contrqlled oscillator(VCO) used in personal handheld phone using a nonlinear analysis with third-order model. The resul shows the non-exponentially decaying shifting bias superimposed on the oscillator output which is different with the exponentially decaying shifting bias from the linear analysis. The stable oscillation criterion during a frequency change in a design of VOC can be also determined using proposed non-linear analysis. The theory is confirmed using PSPICE simulation and the experimental result of GaAs VCO matched very well with the theory.