新的集成電路家族產品可以使開發緊湊、固定頻率的IF壓控振蕩器(VCO)變得很容易。

設計一個固定中頻(IF)的VCO是非常困難的。幸運的是，Maxim的VCO IC (MAX2605-MAX2609)可以使這項任務變得簡單。與傳統的分立元件VCO相比，Maxim器件的成本更低，占用的PCB面積更小。

在傳統的IF VCO設計中，振蕩器的核心部分和輸出緩沖級是由分立的晶體管、電阻、電容和電感組成的(圖1)。整個諧振回路由包括設置頻率的電感、變容二極管、耦合電容和反饋電容的網絡組成。輸出級使用電抗性元件將輸出阻抗與特定的負載阻抗匹配。

圖1. 使用分立元件實現的IF VCO原理圖。

為了保證設計的成功，元件的取值不僅必須能夠實現預期的額定振蕩頻率，還要具有足夠的調諧范圍、合理的偏置、在任何條件下起振的能力以及適當的輸出級特性。由于要為電流消耗、起振裕量、頻率調諧范圍和相位噪聲等方面的矛盾進行權衡，即使是一個很好的一階設計也會存在問題。

分立元件IF VCO的主要缺點是所需的PCB面積較大。為使其占用面積在6mm x 10mm以下，需要花費大量的工作優化電路板設計。此外，PCB的設計對VCO的性能和設計精度具有關鍵性的影響。布局設計要考慮到影響振蕩頻率的寄生電容和電感，在振蕩器的實現過程中必需把它們考慮進去。寄生元件經常導致不希望的額定振蕩頻率漂移，這一漂移使設計的中心頻率誤差更大，最終不得不通過實現更大的調諧范圍彌補這些誤差。

MAX2605-MAX2609 IF VCO家族產品提供了一種更好的選擇。這5款IC是為低功率、固定的單一頻率、可移動無線應用設計的，具有45MHz至650MHz的IF頻率范圍。大多數必需的電路在片內實現，只有諧振回路電感(由它設置振蕩頻率)是片外的。

一旦選擇了正確的外部電感值，在調諧電壓范圍內(+0.4VDC至+2.4VDC)的某值一定能夠將IC調諧至相應的頻率。IC的調諧電壓輸入可以直接由鎖相環(PLL)后面的環路濾波器輸出驅動。MAX2605-MAX2609 IC設計為使用+2.7VDC至+5.5VDC的電壓供電，與電源的連接不需要特殊的規則。每一款IC都使用小型的6引腳塑膠SOT23封裝(圖2)。

圖2. MAX2605-MAX2609 IF VCO IC采用6引腳表貼SOT23封裝，所占PCB面積被降至最小。

MAX2605可以從45MHz調諧至70MHz，在距離載波100kHz處的相位噪聲為-117dBc/Hz。對于其它器件，這些參數分別為，70MHz至150MHz，距離載波100kHz處的相位噪聲-112dBc/Hz (MAX2606)，150MHz至300MHz，相位噪聲-107dBc/Hz (MAX2607)，300MHz至500MHz，相位噪聲-100dBc/Hz (MAX2608)， 500MHz至650MHz，相位噪聲-93dBc/Hz (MAX2609)。

頻率調諧范圍、偏置、起振和其它的振蕩器特性都在IC內部管理，消除了VCO設計中常見的難題。由于使用片內變容二極管和電容器，不需要外部調諧元件，從而簡化了IF VCO設計。電感與振蕩頻率關系的曲線圖(見MAX2605-MAX2609數據資料)進一步簡化了選擇外部電感的工作。

MAX2605家族產品對于RF設計者來說具有幾個主要的優點。這些IC組成的VCO是無需微調的，因此不需要外部調節。為了給雙變頻系統提供所需的IF頻率，它們能覆蓋很寬的應用頻率范圍。除此之外，它們擁有靈活的輸出接口幫助降低IF VCO的成本并縮小最終電路占用的面積。

MAX2605-MAX2609體現了VCO的一種全新的概念，它們需要完全新的電路方法實現產品目標。Maxim設計了一種基于可靠而且靈活的Colpitts結構的振蕩器。采用這種拓撲結構使所有的振蕩器電路元件(除了電感)都可以集成到IC里面去。將幾乎整個振蕩器都集成到芯片內可以實現一個好的VCO所有期望的目標：合適的起振、寬頻率范圍、無調節應用中必要的調諧特性、可控制的電流消耗和不依賴于溫度與電源電壓的偏置。

片外電感使VCO能夠實現很寬的工作頻率范圍。在片內電容不變的情況下，僅改變外部電感就能修改振蕩器諧振回路的諧振頻率。如果電感的品質因數(Q)得到保證，相位噪聲和起振的性能就能得到保證(圖3)。

圖3. 這幅簡化的MAX2605-MAX2609 VCO IC電路圖表明只需要一個外部電感器就能組成整個諧振電路并設置振蕩器的頻率。

為了實現這種新的方法，在IC技術中需要利用有源和無源元件的相互補充實現圖中所示的振蕩器電路。特別地，制造工藝必須要提供高頻晶體管、高Q值電容、具有高電容比和高Q值的變容二極管以及PNP或PMOS器件。