CN205829578U - 一种用于快速启动低相噪振荡器的电源处理装置 - Google Patents

一种用于快速启动低相噪振荡器的电源处理装置 Download PDF

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张平
曹纯
许仕龙
杜克明
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Abstract

本实用新型公开了一种用于快速启动低相噪振荡器的电源处理装置。外部电源电压Vin接到放大器U1的正电源端、钳位二极管D1的阴极以及晶体管Q1的集电极；外部参考电压Vref接到电阻R1的第一端，电阻R1第二端和电阻R2的第一端、电容C1的第一端相连；电阻R2的第二端与电容C2的第一端、放大器U1的正极相连；电容C2的第二端和放大器U1的负电源端接地；电容C1的第二端与放大器U1的输出端、钳位二极管D1的阳极以及晶体管Q1的基极相连；放大器U1的负极与晶体管Q1的发射极相连并引出作为输出电压Vout。本实用新型作为电子振荡器的电源处理，具有稳定电压、抑制纹波和降低相位噪声的作用，同时启动快速、结构简单、成本低。

Description

一种用于快速启动低相噪振荡器的电源处理装置
技术领域
本实用新型提供一种电源处理装置，尤其适用于需要低相噪、快速启动的电子振荡器。
背景技术
电子振荡器在信息技术领域占有重要的地位，作为标准频率源或脉冲信号源，提供频率基准，在所有信息***、设备中均会用到。精密仪器、宽带网络、微波通信、雷达等更是要求电子振荡器具有极低的相位噪声，例如微波通信要求振荡器噪声底部小于-170dBc。现代设备中使用的直流稳压电源，其纹波值最好只能达到数百微伏，这些纹波加到振荡器上就有可能转变为振荡器输出的相位噪声。
目前的电子振荡器一般会加入电源处理电路，如LC无源滤波电路(如图1所示)或集成稳压电路(如图2所示)：
LC无源滤波电路有一定的噪声抑制效果，但其存在以下缺点：没有电压稳定功能、高抑制需要大体积的电感电容、LC可能与放大器耦合产生有害的自激振荡，因此一般作为辅助措施选用。
集成稳压电路虽然可以很好的抑制纹波，但其中内置的带隙参考源也会产生很大的噪声，这也限制了电子振荡器相位噪声性能的进一步提高。对某些集成稳压芯片可以在带隙参考源输出端加0.01uF电容到地(如图3所示)，能够滤除部分带隙参考源的噪声。此电容越大，降噪效果越好，但这样会使电压上升时间延长，造成振荡器起振时间变长、起振困难甚至不能起振。由于振荡器是电子***的心脏，起振时间变长有可能造成时序混乱甚至逻辑出现错误，造成设备、***误动作，必须要采取控制措施。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种电源处理装置，可以很好抑制直流稳压电源的纹波，同时也可以抑制参考源产生的噪声，使得加到电子振荡器上的供电电源更加纯净，从而提高电子振荡器的相位噪声性能；同时本装置可以实现电源的快速上升，缩短振荡器的起振时间。
本实用新型通过以下技术方案来实现。一种用于快速启动低相噪振荡器的电源处理装置，包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、放大器U1、二极管D1和晶体管Q1，外部电源电压Vin均与放大器U1的正电源端、二极管D1的阴极以及晶体管Q1的集电极相连；外部参考电压Vref接到电阻R1的第一端，电阻R1的第二端均与电阻R2的第一端、电容C1的第一端相连；电阻R2的第二端均与电容C2的第一端、放大器U1的正极输入端相连；电容C2的第二端接地；放大器U1的负电源端接地；电容C1的第二端均与放大器U1的输出端、二极管D1的阳极以及晶体管Q1的基极相连；放大器U1的负极输入端与晶体管Q1的发射极相连并引出作为输出电压Vout。
其中，所述的放大器U1为集成运算放大器。
其中，所述的晶体管Q1为双极型晶体管或场效应管。
其中，所述的二极管D1为具有稳压功能的二极管，包括整流二极管、钳位二极管、稳压二极管和瞬态抑制二极管。
本实用新型相比背景技术的优点在于：
本实用新型提供一种电源处理装置，作为电子振荡器的电源处理单元，可以应用于晶体振荡器或介质振荡器，起到稳定电压、抑制纹波和降低相位噪声的作用，同时开机快速，缩短振荡器的起振时间，可靠性更高。
附图说明
图1为现有电源处理装置中的LC无源滤波电路示意图；
图2为现有电源处理装置中的集成稳压电路示意图；
图3为另一现有电源处理装置的电路示意图；
图4为本实用新型装置实例电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图4所示实例，本实用新型包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、放大器U1、钳位二极管D1和晶体管Q1。电阻R1(阻值为820K)、电阻R2(阻值为820K)、电容C1(电容值为4.7uF)、电容C2(电容值为4.7uF)和放大器U1(型号为LMC7101)构成二阶低通有源滤波器，其截止频率可低至0.01Hz；而电容值却不需要很大，图4中截止频率大约为0.1Hz。由于放大器的高输入阻抗特性，该滤波器可以有效滤除参考源Vref的噪声，而对直流电压几乎没有损耗。
放大器U1的输出端控制三极管Q1的基极，三极管的发射极又反馈到放大器U1的负极输入端，形成增益为1的负反馈电路，使得三极管发射极的输出电压锁定在参考电压Vref(参考电压值为8.2V)，实现了稳压、抑制纹波的功能，同时附加的噪声非常小。正常工作时图4中A点电压约为(Vref+0.6V)8.8V。
在图4中，如果没有钳位二极管D1，电路可以起到稳压、降噪的作用，但由于滤波的电路的延时作用，开机时输出电压Vout的上升将会非常缓慢，造成振荡器起振问题。选取一个稳压值稍大于3.2V(Vin-8.8V＝12V-8.8V)的稳压二极管接入D1位置，本例中取Vz＝3.9V，当电源启动时，由于滤波器的延时作用，放大器U1的输出端的电压较低，稳压二极管D1两端电压差较大，D1导通，三极管Q1导通，使得输出电压Vout快速提升，起到快速开机的作用，可以使振荡器在2ms内起振；当输出电压提升到接近Vref时，稳压二极管D1两端电压差较小，D1截止，三极管Q1完全由放大器U1控制，开机过程结束。开机过程大约10秒，此时间一般不会影响到用户使用。
外部电源输入和电压参考源加到本实用新型所述的电源处理单元，电子振荡器的振荡电路所使用的电源取自电源处理单元的输出。电源输入的纹波和电压参考源的噪声会被本实用新型所述的电源处理单元抑制，使得加到电子振荡器上的供电电源更加纯净，从而提高电子振荡器的相位噪声性能，同时开机快速，缩短振荡器的起振时间。

Claims (4)

1.一种用于快速启动低相噪振荡器的电源处理装置，包括放大器U1，其特征在于：还包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、二极管D1和晶体管Q1，外部电源电压Vin均与放大器U1的正电源端、二极管D1的阴极以及晶体管Q1的集电极相连；外部参考电压Vref接到电阻R1的第一端，电阻R1的第二端均与电阻R2的第一端、电容C1的第一端相连；电阻R2的第二端均与电容C2的第一端、放大器U1的正极输入端相连；电容C2的第二端接地；放大器U1的负电源端接地；电容C1的第二端均与放大器U1的输出端、二极管D1的阳极以及晶体管Q1的基极相连；放大器U1的负极输入端与晶体管Q1的发射极相连并引出作为输出电压Vout。
2.根据权利要求1所述的一种用于快速启动低相噪振荡器的电源处理装置，其特征在于：所述的放大器U1为集成运算放大器。
3.根据权利要求1所述的一种用于快速启动低相噪振荡器的电源处理装置，其特征在于：所述的晶体管Q1为双极型晶体管或场效应管。
4.根据权利要求1所述的一种用于快速启动低相噪振荡器的电源处理装置，其特征在于：所述的二极管D1为具有稳压功能的二极管，包括整流二极管、钳位二极管、稳压二极管和瞬态抑制二极管。
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