Исследование усовершенствованной модели полупроводникового умножителя частоты, страница 4

Vcc+  напряжение DC = 1.5 В, Vcc-  напряжение DC= -1.5 В. В качестве контрольных точек используются сети IN_CLK и OUT_CLK. Температура окружающей среды составляет 27­_­⁰С. Останов моделирования происходит автоматически, по достижении установленного времени 1 мкс.

Рис. 3. Временная диаграмма работы схемы ячейки умножителя при частоте входного сигнала 100 МГц.

Как видно из рисунков 1 и 2, ячейка стабильно удваивает входной сигнал при амплитуде выходного около 0,5 мВ. Таким образом, ячейка исправно функционирует на минимальной рабочей частоте диодов и, усиливая сигнал, подаваемый с выхода схемы умножения, преобразует его в недифференциальный вид. На рисунке 4 приведена временная диаграмма работы ячейки умножителя для входного сигнала, имеющего частоту 250 МГц.

Рис.4. Временная диаграмма работы ячейки умножителя при частоте входного сигнала 250 МГц.

Выходной сигнал, изображенный на рисунке 4 имеет частоту 500 МГц и амплитуду 0,6 В, тогда как амплитуда входного сигнала составляет 0,5 В. Увеличение амплитуды выходного сигнала связано с повышением коэффициента передачи ячейки с ростом частоты входного сигнала и является положительным эффектом.

Графики на рисунках 2, 3 и 4 подтверждают работоспособность модернизированной схемы ячейки в диапазоне входных частот 10 МГЦ – 250 МГц.

Моделирование топологии ячейки при работе ее на частотах, определенных при исследовании электрической схемы, анализ спектра выходного сигнала ячейки. Анализ спектра выходного сигнала ячейки производится для каждой из входных частот. Спектр входного сигнала является достаточно чистым, т.к. уровень каждой из гармоник ослаблен относительно основного сигнала на 250 dB.

На вход ячейки умножителя подается сигнал с идеального внутреннего опорного генератора программы симуляции, имеющий частоту 10 МГц Амплитуда входного сигнала составляет 0,5 В. На рисунке 5 представлена временная диаграмма работы топологии ячейки при частоте входного сигнала 10 МГц.

Как видно из рисунка 5 ячейка стабильно удваивает частоту входного сигнал. Амплитуда выходного сигнала составляет около 0,4 В. Анализируя временную диаграмму работы ячейки на частоте 10 МГц нужно учесть соотношения в [1], согласно которым ячейка умножителя при работе на такой частоте имеет низкий коэффициент передачи полезного сигнала.