1. 1. نتایج شبیه سازی

برای شروع ابتدا ساختار شکل (۴-۳) که در آن خازن­­های تانک به­جای موازی شدن با سلف تانک با ترانزیستورها سوئیچ موازی شده ­اند، شبیه­سازی شده است. بطور تئوری نشان داده شده که این ساختار می ­تواند جریان ترانزیستورهای سوئیچ را برای داشتن عملکرد نویز فاز بهتر فرم­دهی کند. بنابراین ابتدا یک نوسان‌ساز Cross-Coupled LC کلاسیک و ساختار معرفی شده که در شکل_­های (۴-۱) و (۴-۲) نشان داده شده ­اند، در شرایط کاملا یکسان شبیه­سازی و نمودارهای لازم برای ارزیابی استخراج شده ­اند.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل (۴-۳) و (۴-۴) فرم جریان ترانزیستورهای سوئیچ در دو نوسان‌ساز فوق را نشان می­دهد که برای درک بهتر مفهوم زاویه­ی هدایت به همراه ولتاژ خروجی رسم شده ­اند. همان­طور که مشاهده می­ شود در هر دو نوسان‌ساز بدلیل ساختار Cross-Coupled موجود، وقتی ولتاژ نوسان خروجی در پیک خود قرار دارد، جریان ترانزیستورها نیز در ماکزیمم مقدار خود قرار دارد. هدف این است که مقدار این جریان در حوالی نقاط گذر از صفر کاهش یابد. همان­طور که در شکل (۴-۴) نیز مشاهده می­ شود جریان
نوسان‌ساز مستلزم این است که دامنه­ جریان در ترانزیستورها با زاویه­ی هدایت کمتر افزایش یابد که در شکل کاملا مشهود است.

مقایسه­ بین جریان ترانزیستورهای سوئیچ در دو نوسان‌ساز شکل (۱-۴) و (۲-۴)
در این ساختار همان­طور که در فصل سوم توضیح داده شد، مدار به­گونه ­ای طراحی می­ شود که مجموع جریان عبوری از خازن­ها در لحظات گذر از صفر بیشترین مقدار خود را داشته باشد و تاحد ممکن به مقدار جریان دنباله نزدیک باشد. شکل (۴-۶) نمودار جریان ترانزیستورهای سوئیج را به همراه مجموع جریان عبوری از خازن­ها نشان می­دهد.

ولتاژهای نوسان خروجی و مجموع جریان عبوری از خازن­ها در نوسان‌ساز شکل (۴-۲)
در این شکل مشاهده می­ شود که جریان عبوری از خازن­ها در نقاط گذر از صفر خروجی ماکزیمم می­باشند. در این شبیه­سازی نوسان‌ساز با جریان دنباله ۱.۳ mA بایاس شده است ولی در شکل میبینیم که تقریبا ۵۴% این جریان از خازن­ها عبور می­ کند.
در فصل سوم نیز اشاره شد بدلیل محدودیت­های مداری این ساختار نمی­تواند همه جریان را در این لحظات از خازن­ها عبور دهد. به همین دلیل برای بهبود طراحی از خازن سوم در ساختار به شیوه­ بیان شده در فصل سوم استفاده شد. ساختار پیشنهادی جدید در شکل (۴-۷) نشان داده شده است.

نوسان‌ساز با جریان شکل­دهی شده بهبود یافته توسط ۳ خازن
در فصل گذشته اشاره شد که این ساختار در واقع ترکیبی از نوسان‌ساز Cross-Coupled LC و کولپیتس می­باشد و نشان داده شد که نقاط سورس و درین ترانزیستورهای سوئیچ هم­فاز می­باشند. در یک نمونه شبیه­سازی خازن C را برابر با ۴.۱ pF و خازن Cs را ۳pF لحاظ شده است. مشخصه­های ولتاژ خروجی و سورس در این شبیه­سازی در شکل (۴-۸) آورده شده است. انتظار می­رود نسبت دامنه­ درین و سورس طبق رابطه­ زیر محاسبه شود:

فرم ولتاژ درین و سورس ترانزیستور M1 در نوسان‌ساز پیشنهادی شکل (۴-۷)
این نسبت با آنچه که از شبیه­سازی بدست آمده است تطابق خوبی دارد. مقادیر بدست آمده از شبیه­سازی در جدول زیر آورده شده است.

این شبیه­سازی به ازای نمونه­های زیادی از مقادیر خازن­ها و در فرکانس­های مختلفی تست شده است و صحت رابطه­ (۳-۴۳) تایید شد.
با توجه به تئوری بیان شده در فصل ۳ انتظار می­رود این ساختار پالس­های جریان باریکتری نسبت به ساختار پیشنهادی قبل و طبیعتا نوسان‌ساز LC کلاسیک ایجاد شود. شکل (۴-۹) جریان ترانزیستورهای سوئیچ و ولتاژ نوسان در این ساختار را نشان می­دهد.

جریان ترانزیستورهای سوئیچ و ولتاژ خروجی در نوسان‌ساز پیشنهادی
همان­طور که در شکل (۴-۹) مشاهده می­ شود در نقاط گذر از صفر جریان ترانزیستورها کاهش بیشتری یافته است که طبیعتا تاثیر نویز این ترانزیستورها در فاز خروجی کاهش می­یابد. در شکل (۴-۱۰) نیز به منظور درک بهتر میزان کاهش زاویه­ی هدایت ترانزیستورهای سوئیچ سه منحنی جریان نوسان‌سازهای بحث شده باهم رسم شده است. مشاهده می­ شود که نوسان‌سازی که با بهره گرفتن از سه خازن طراحی شده است پالس­های باریکتری ایجاد کرده است.

مقایسه­ جریان در نوسان‌سازهای شکل (۴-۱) و (۴-۲) و (۴-۷)
تغییرات اعمالی روی نوسان‌ساز پیشنهادی نقش کاهش زاویه­ هدایت ترانزیستورهای سوئیچ را ایفا می­ کنند. بنابراین انتظار می­رود که مقدار موثر تابع حساسیت ضربه­ی این ترانزیستورها با کاهش زاویه­ی هدایت کاهش یابند. بطور کلی طبق مدل­هایی که برای نویز فاز ارائه شده است و رابطه­ای که برای آن استخراج شد، هرچه تابع ISF مقدار موثر کمتری داشته باشد نویز فاز حاصله کمتر خواهد بود. در فصل گذشته این تابع برای ترانزیستورهای زوج تفاضلی محاسبه شده است (رابطه­(۳-۵۵) ). در شکل (۴-۱۱) تابع رابطه­ (۳-۵۵) را به ازای  رسم شده است.

مقدار موثر تابع حساسیت ضربه برای ترانزیستور M1
همان­طور که انتظار می­رفت و در شکل (۴-۱۱) نیز مشاهده می­ شود، مقدار موثر تابع ISF ترانزیستورهای سوئیج با کاهش زاویه­ی هدایت کاهش می­یابد بگونه­ای که برای زاویه­ی هدایت صفر مقدار این تابع نیز به صفر می­رسد. در نوسان‌ساز شبیه­سازی شده این پایان نامه مقدار زاویه­ی هدایت ترانزیستور  می­باشد.