الف
ب
نوسانساز به همراه فیلتر نویز فاز (الف) اضافه کردن خازن به تنهایی (ب) فیلتر نویز کامل
- موازی کردن خازن با ترانزیستور منبع جریان
این روش اولین بار توسط حاجی میری ارائه شده است[۲۸]. وی مدعی شد که با قرار دادن یک خازن به موازات ترانزیستور دنباله نویز فاز نوسانساز می تواند کاهش یابد. دلیلی که او برای این ادعای خود ذکر می کند، این است که چنانچه خازنی به موازات ترانزیستور منبع جریان قرار گیرد، مسیری برای جریان دنباله فراهم می آورد و این بدین معناست که لزومی به برابر بودن مجموع جریانهای زوج دیفرانسیل و جریان دنباله نخواهد بود و حتی چنانچه خازن اعمالی به اندازه کافی بزرگ باشد، زوج دیفرانسیل می تواند درصد کمی از جریان دنباله را در قسمتی از دوره تناوب نوسان حمل نماید. نتایج حاصل از شبیهسازیهای انجام شده توسط حاجی میری در شکل (۲-۴۸) نشان داده شده است. همانطور که در این شکل مشاهده می شود با اعمال خازن موازی شکلموجهای جریان درین تغییر یافته است و تغییر آن در جهتی است که در نقاط حساس فاز خروجی به نویز اعمال شده جریان ترانزیستورها کاهش یافته است.
جریان شاخه های زوج دیفرانسیل (الف) قبل از اضافه کردن خازن (ب) بعد از اضافه کردن خازن
نمونه دیگر که از این تکنیک برای کاهش نویز فاز استفاده کرده است در [۳۳] ارائه شده و گستردهتر توضیح داده است. بکاربردن ترانزیستور برای ایجاد جریان پالسی توان قابل توجهی مصرف می کند و خود نیز نویز به مدار تزریق می کند. بنابراین ایجاد پالسهای جریان باریکتر و همزمانسازی آن با خروجی بعنوان چالشی مطرح است. در این مقاله با یک المان پسیو تاحدودی جریان دنباله را پالسی کرده است. ساختار مورد نظر در شکل (۲-۴۹) نشان داده شده است.
نوسانساز LC با افزودن خازن به موازات ترانزیستور دنباله
همانطور که در این ساختار مشاهده می شود، خازن Cp به موازات ترانزیستور M3 قرار گرفته است. میتوان نشان داد که سورس زوج تفاضلی (Vs) با فرکانس دوبرابر فرکانس نوسان خروجی نوسان می کند و آن را میتوان به فرم زیر نوشت.
که در آن آن تاخیر فاز درمقایسه با ولتاژ خروجی است. درهر نیم سیکل وقتی یکی از ترانزیستورها قطع و دیگری وصل است مدار مانند یک سورس پیرو عمل می کند. با تحلیل سیگنال کوچک آن میتوان ولتاژ سورس را محاسبه کرد که به فرم زیر است.
بنابراین دامنه و فاز این ولتاژ قابل محاسبه است
این طراحی بر این مبنا است که دامنه جریان خازن با جریان بایاس برابر شود. بنابراین جریان دنباله برابر است با
اگر مدار را بهگونه ای طراحی کرد که ، برابر می شود و رابطه جریان دنباله بصورت زیر خواهد بود
به این ترتیب پیک جریان در نقاط پیک ولتاژ خروجی افزایش مییابد. با نوشتن سری فوریه این جریان و محاسبه هارمونیک اول آن دامنه نوسان خروجی بدست می آید که برابر است با
در یک نوسانساز LC ایدهآل دامنه نوسان خروجی برابر است با . بنابراین این ساختار توانسته است ۳۳% بهبودی دامنه ایجاد کند.
برای محاسبه نویز فاز آن فرض شده است که ترانزیستورها بسرعت سوئیچ شوند و به وضعیت دیگر روند. بنابراین جریان M1 بصورت زیر است
این نوسانساز بهگونه ای طراحی شده است که ترانزیستورهای آن در حالت اشباع بماند. در حالتی که هر دو ترانزیستور M1 و M2 هدایت کنند، برای نگهداشتن آنها در ناحیهی اشباع باید مقدار ماکزیمم Vgd که برابر با دامنه تفاضلی نوسان است، کمتر از ولتاژ آستانه قرار گیرد. وقتی ترانزیستور M1 هدایت کند، جریان ترانزیستور دنباله را به تشدیدگر هدایت می کند. چگالی طیف توان جریان نویز آن برابر خواهد بود با
که در آن تابع مدولاسیون نویز است و . حال میتوان مقدار موثر تابع حساسیت ضربه را برای این جریان نویز محاسبه کرد.
در نوسانساز LC ساده نیز برای جریان نویز ترانزیستور M1 میتوان این تابع را به صورت نشان داده شده در زیر محاسبه کرد
از مقایسه روابط (۲-۵۵) و (۲-۵۶) مشاهده می شود که خازن موازی با دنباله افزوده شده قادر است مقدار موثر تابع حساسیت ضربه را نسبت به حالت جریان دنباله ثابت ۱۵% بهبود دهد. همانطور که در شبیهسازیهای شکل (۲-۵۰) نیز مشاهده می شود، در حضور خازن جریان دنباله پالسیتر شده و دامنه ولتاژ خروجی و جریان ترانزیستور نیز افزایش یافته است که در نهایت منجر به بهبودی نویز فاز می شود. از طرف دیگر افزودن این خازن سبب کاهش امپدانس دیده شده از سورس ترانزیستورهای سوئیچ[۳۰] می شود و اثرات مخربی روی نویز فاز خواهد داشت که سبب می شود از کارایی این تکنیک بکاهد.