【摘　要】采用全能OrCAD混合電路仿真Pspice A/DV9軟件，對OKI(900)型手機信號發射電路中的鑒相器進行了噪聲仿真。
?? 關鍵詞：電子噪聲 仿真分析 鑒相器
　
　? 本文采用了OrCAD公司2000年3月推出的全能OrCAD混合電路仿真Pspice A/DV9軟件，對OKI(900)型手機信號發射電路中的鑒相器進行了噪聲仿真，通過分析仿真結果，對電路噪聲的特點有了更充分的了解，需要提到的是：Pspice A/DV9功能強大，它不僅可對電路進行噪聲仿真，也可對電路進行直流掃描分析、交流掃描分析、暫態分析和溫度分析等等，電路設計者若掌握這一利器，將有助于提高電路設計效率。
1 噪聲的產生
?? 在電子電路中，噪聲主要來自兩個方面：
　　(1)電阻熱噪聲是由內部自由電子的熱運動產生的。自由電子在熱運動中經常相互碰撞，其運動速度的大小和方向都是不規則的，溫度越高，運動越劇烈。自由電子的這種熱運動在半導體內形成非常微弱的電流，這種雜亂起伏的狀態稱為起伏噪聲電流。起伏噪聲電流流過電阻就會在其兩端產生起伏噪聲電壓。
　　由于起伏噪聲電壓的變化是不規則的，其瞬間振幅和瞬時相位是隨機的，所以無法計算其瞬時值，起伏噪聲電壓的平均值為零，噪聲電壓是不規則地偏離此平均值而起伏變化的，但起伏噪聲電壓的均方值是確定的，可以用功率計測量出來。實驗發現，在整個無線電頻段內，當溫度一定時，單位電阻上所消耗的平均功率在單位頻帶內幾乎是一個常數，對照白光內包含所有可見光波長這一現象，人們把這種在整個無線電頻段內具有均勻頻譜的起伏噪聲稱為白噪聲。
?? (2)晶體管噪聲
　　晶體管的噪聲主要有熱噪聲、散熱噪聲、分配噪聲和閃爍噪聲等。其中熱噪聲和散熱噪聲是白噪聲，其余為有色噪聲。
　　熱噪聲：在晶體管中，電子不規則的熱運動會產生熱噪聲，它主要存在于基極電阻內，發射極和集電極的熱噪聲一般很小，可以忽略。
　　散熱噪聲：由于少數載流子通過PN結注入基區時，即使在電流工作情況下，其數量也是隨機的，即單位時間輸入基區的載流子數目不同，因而到達集電極的載流子數目也不同，由此引起的噪聲稱為散熱噪聲。散熱噪聲具體表現為發射極電流以及集電極電流的起伏現象。
　　分配噪聲：在晶體管中，通過發射結的非平衡載流子大部分到達集電結，形成集電極電流。這兩部分電流的分配比例是隨機的，從而造成集電極電流在靜態值上下起伏變化，產生噪聲，這就是分配噪聲。　　
??? 分配噪聲實際上也是一種散熱噪聲，但它的功率譜密度是隨頻率變化的，頻率越高，噪聲越大。
　　閃爍噪聲：產生這種噪聲的機理目前還不甚明確，一般認為是由于晶體管表面清潔處理不好或缺陷引起的，其特點是頻譜集中在約1kHz以下的低頻范圍，且功率譜密度隨頻率降低而增大，在高頻工作時，可以忽略閃爍噪聲。
2 鑒相器的原理分析
　　鑒相器是一個相位比較裝置，用來檢測輸入信號的相位ui(t)與反饋信號相位uo(t)，它的輸出是與uo(t)成函數關系的誤差信號
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　? 這個誤差信號的特點可以是多種多樣的，有正弦特性、三角特性、鋸齒特性等等。本文用的是正弦特性，它由模擬相乘器和低通濾波器（LPF）串接而成，如圖1所示。
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??? 設相乘器的相乘系數為Km〔單位為1／V〕，輸入信號ui(t)與反饋信號uo(t)經相乘作用：
　　　　　　　　　　　　　　　
經過低通濾波器（LPF），濾除2ω成分之后，得到誤差電壓：
　　　　　　　　　　　　　　
相器的鑒相特性為：
　　　　　　　　ud(t)＝Ud*sinθe
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3 鑒相器的噪聲仿真
　　本文采用Pspice A／DV9軟件對鑒相器進行了噪聲仿真，具體步驟如下。
?? （1）繪出電路圖，設置交流參數。
　　·建立項目文件，使用Pspice\NewSimulationProfile選項，在Simulation對話框中輸入所仿真的電路文件名。
　　·在Simulation Setting下拉菜單中選擇ACSweep項，執行交流分析。
　　·設置Noise Analysis欄內各噪聲分析的參數，設置內容如下：
??? Enable：噪聲分析功能，用鼠標打勾。
　　Output Voltage：指定對此輸出電壓節點或兩節點之間電壓差執行噪聲分析，現設置為Vo（Vo）。　
? 　I／VSource：指定等效輸入噪聲源，其實就是將各文件的噪聲以均方根的形式合并到該信號源上，本文取VS·RC。
　　Internal：設置文字輸出檔間隔頻率數，若不設置或設置為0，則不會產生輸出記錄。
?? （2）存檔并執行Pspice。
　　·用File\Save存檔。
??? ·單擊Pspice\Run功能來啟動Pspice執行仿真，屏幕會自動打開Probe窗口。
?? （3）使用Probe觀察結果。
　　·使用Probe空圖的Trace\Add Trace的選項上，打開Add\Trace對話框，選擇V（ONOISE），并調整橫軸坐標范圍，觀察等效輸出噪聲的頻譜分布圖（見圖3）。
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　　·從圖（3）的輸出噪聲頻譜圖中可明顯看出：在高頻時，曲線下彎，也就是噪聲振幅變小，若在低頻時，噪聲曲線稍高，這說明該電路在低頻時更易受噪聲干擾，電路中各元件受噪聲干擾的數值可參見Probe所產生的輸出文本文件的內容。
　　本文僅對鑒相器電路進行了噪聲分析，用同樣的方法，還可對該電路進行直流掃描分析、暫態分析和溫度分析等等。鑒于篇幅關系，這里不再一一敘述。