一種基于真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的擴(kuò)展頻譜CMOS振蕩器的設(shè)

由于t放約占(t放+t充)的1％，因此計(jì)算時(shí)可以忽略t放，在仿真時(shí)改變R1的大小，就可以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

整個(gè)電路輸出時(shí)鐘為：

4 擴(kuò)展頻譜振蕩器整體電路的仿真結(jié)果

4.1 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器電路的仿真

真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器電路的仿真如圖4所示。c5，c6，c7，a10為串聯(lián)的D觸發(fā)器中最后四位的輸出信號(hào)，從仿真結(jié)果中可見，在開始幾個(gè)微秒內(nèi)，這四位隨機(jī)信號(hào)沒有變化，則輸出的時(shí)鐘信號(hào)的周期保持不變；在幾個(gè)微秒之后，這四位隨機(jī)信號(hào)隨機(jī)變化，則輸出時(shí)鐘的頻率以基頻為最小值隨機(jī)變化。此后，輸出時(shí)鐘信號(hào)的周期將隨著這四位隨機(jī)信號(hào)的改變而變化。

4.2 振蕩器整體電路的仿真

通過Cadence spectre仿真工具對(duì)電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證，當(dāng)隨機(jī)開關(guān)都關(guān)閉時(shí)振蕩器的振蕩頻率為1 MHz；而當(dāng)隨機(jī)開關(guān)管都打開時(shí)振蕩器的振蕩頻率為1.6 MHz。振蕩器的輸出為隨機(jī)信號(hào)如圖5所示。a2是對(duì)應(yīng)于Vout的輸出時(shí)鐘信號(hào)。從仿真波形可見，輸出時(shí)鐘信號(hào)a2的周期隨機(jī)變化，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的電路的正確性。

5 試驗(yàn)情況

將上述電路應(yīng)用于DC／DC轉(zhuǎn)換器電路，在輸出電流為500 mA，輸出電容為10 μF的條件下進(jìn)行整體測(cè)試。同時(shí)將DC／DC轉(zhuǎn)換器的頻率固定，即將振蕩器的隨機(jī)控制信號(hào)置為低電平，在輸出電流為500 mA，輸出電容為22μF的條件進(jìn)行整體測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，使用擴(kuò)展頻譜振蕩器電路的轉(zhuǎn)換器的輸出電容值僅為固定頻率轉(zhuǎn)換器的一半，但是峰值大于20 dBm的輸出噪聲很明顯地減少了。由此可見，采用擴(kuò)展頻譜振蕩器的轉(zhuǎn)換器抑制噪聲的能力比工作頻率固定的轉(zhuǎn)換器強(qiáng)。

6 結(jié)語(yǔ)

本文利用真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)控制充電恒流源電流大小，完成了一種擴(kuò)展頻譜振蕩器電路的設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明，在5 V電源電壓下，利用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展頻譜振蕩器在1～1.6 MHz的范圍頻譜內(nèi)隨機(jī)變化，隨機(jī)振蕩信號(hào)性能良好，能滿足實(shí)際電路需要。