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摘 要：本文介绍了美国MAXIM公司生产的射频振荡器MAX2620的性能特点、内部结构、 引脚功能、工作原理以及应用设计过程，并给出了典型应用电路。
关键词：MAX2620；振荡器；缓冲器；负阻
引言
MAX2620是美国MAXIM公司生产的带两级缓冲的射频振荡器，在模拟或数字蜂窝电话系统中有广泛应用，其主要作用是产生混频器/变频器所需要的本振信号。该产品具有体积小、功耗低、性能稳定、振荡频率范围宽，以及设计简单灵活等特点。其主要特性包括：2.7V~5.25V的单电源工作模式；内含具有隔离负载的两级缓冲电路；仅有27mW的消耗功率(工作电源为3.0V)；具有低至-110dBc/Hz的相位噪声；采用成本极低的硅双极结构设计；提供低电流(典型值为0.1
A)关闭模式。MAX2620采用超小型uMAX塑表封装形式，其引脚排列如图1所示。
图1 MAX2620引脚排列图（略）
图2 MAX2620内部结构原理图（略）
MAX2620内部结构及引脚功能
内部结构描述
MAX2620内部结构原理方框图如图2所示，主要包括振荡器内部电路和输出缓冲电路。振荡器内部电路是一个共集电极三极管放大电路，与TANK端和FDBK端外接的谐振回路构成一个振荡器，其对外部回路可等效为一负阻，为外部谐振回路提供能量。输出缓冲电路由两级放大电路组成，其主要作用是处理放大振荡信号，并隔离负载回路对振荡器的影响。
MAX2620的工作原理是：当接通电源时，由于瞬时干扰信号作用，振荡器开始振荡，当外部电路等效正电阻等于MAX2620内部等效负电阻时，振荡处于平衡状态，输出等幅振荡信号；振荡信号经过输出缓冲电路放大处理后，从OUT端和OUT端输出，进入外接混频器或分频器电路。
引脚功能描述
MAX2620引脚功能如下：
VCC1(1脚)：振荡器直流电源供给端，应用时外接1000pF电容，起滤波去耦作用，抑制电源干扰；
TANK(2脚)：振荡器谐振回路连接端；
FDBK(3脚)：振荡器反馈电路连接端；
SHDN(4脚)：逻辑控制输入端，低电平有效，当接低电平时，整个电路停止工作，应用时可作为振荡器开关或电路报警保护使用，不用或电路正常工作时应接高电平或悬空；
OUT(5脚)：振荡信号反相输出端，由于采用开顶集电极缓冲输出电路结构，应用时通过外接上拉电感、扼流圈或电阻对其提供直流电压；
GND(6脚)：接地端；
VCC2(7脚)：输出缓冲电路直流电源供给端，应用时外接1000pF电容；
OUT(8脚)：振荡信号正相输出端，应用时通过外接上拉电感、扼流圈或电阻对其提供直流电压。
应用设计
MAX2620在应用时，需要外接一些外围电路，主要包括谐振回路和输出匹配回路。谐振回路可采用LC、石英晶体和变容二极管等元器件组成LC振荡器、晶体振荡器和压控振荡器(VCO)；输出匹配回路可采用电阻、电感和电容等元器件，在具体设计时，应根据实际要求和电路具体参数指标，选择合适的回路电路和元件。MAX2620典型应用电路如图3所示，其中心振荡频率为900MHz，主要应用于无线通信。在图3中，谐振回路采用变容二极管，其两端所加反向偏压决定振荡器的振荡频率，可通过调节VTUNE端电压改变振荡频率，图中所标元器件值为典型值。下面结合典型应用电路，介绍MAX2620具体应用设计过程。
图3 MAX2620典型应用电路（略）
图4 典型应用电路振荡器部分等效电路（略）
谐振回路的设计
首先应根据具体要求确定合适的电路结构形式，在图3中，回路采用LC谐振回路，与MAX2620构成了电容三端式反馈振荡电路，其等效电路图如图4所示。然后，根据具体参数指标确定各元器件的值，其设计重点是变容二极管D1和感性元件L1的选取。
图4中：CSTRAY为电路板的寄生等效电容；CD1为变容二极管的等效电容；L1为陶瓷谐振器的等效电感；RP为陶瓷谐振器的谐振等效电阻；C03和C04为MAX2620内部电路的寄生电容；Rn为MAX2620内部电路等效负阻。
根据图4可推导出振荡器的振荡频率为： f_0=\frac{1}{2 \sqrt{L_1[C_{STRAY}+\frac{C_{17}
C_{D1}}{C_{17}+C_{D1}}+C_6+\frac{C_5 C_n}{C_5+C_n}]}}(1)；
其中： 。
C_n=\frac{(C_3+C_{03})(C_4+C_{04})}{C_3+C_{03}+C_4+C_{04}}
一般情况下，CSTRAY典型值为2.7pF，C03和C04典型值为2.4pF。若选取C17=1.5pF，C5=1.5pF，C6=1.5pF，C3=2.7pF，C4=1pF，
L1=5nH 10%，典型应用电路的谐振中心频率f0为900MHz，根据以(1)式即可求出图3中变容二极管的中心电容值CD0。然后根据变容二极管的容压特性关系曲线，即可确定图3中在VTUNE端所加电压的中心反向偏压VTUNE0。若振荡器为一个波段振荡器，同样可根据谐振频率范围，确定变容二极管的电容变化范围和在变容二极管两端所加反向偏压范围。根据这些数据，可选择满足要求的变容二极管，设计满足电压要求的VTUNE端电路。需注意的是，无论是单一频率振荡器，还是波段振荡器，在选择变容二极管和设计偏压电路时，应考虑一定的误差，使有效振荡频率一定在其范围内，以便在实际应用进行调试。
为使振荡器获得极低的相位噪声，在保证振荡频率范围的条件下，应使C5和C17尽可能的小，另一个更有效措施是，选择高Q值的感性元件L1，比较常用的有陶瓷传输线类型的谐振器和高Q值电感，图3采用的是陶瓷谐振器。
在设计谐振回路时，为使电路容易起振且性能稳定，应使回路等效电阻值小于MAX2620内部电路等效负阻的绝对值。对于典型应用电路，则是：R3<1/2|Rn|，Rs和Rn如图4所示。在图4中，L1的Q值为140，则可计算RP：Rp=Q
2 f L1；MAX2620内部等效负阻Rn计算公式为：
R_n=g_m[\frac{1}{2 f(C_3+C_{03})}][\frac{1}{2 f(C_4+C_{04})}]
其中：gm=18ms。根据以上数据和计算公式，即可求出Rs和Rn。用户在设计过程中，必须考虑这一点，若不满足条件时，应修改元件参数值或重新设计电路。
表1 振荡频率与最佳负载阻抗对应表（略）
输出匹配回路的设计
输出匹配回路应实现两个功能：对输出端馈电和对下一级电路进行功率传递。由于MAX2620的OUT 端和 OUT端采用开顶集电极缓冲输出电路结构，故必须接上拉元件对其进行直流供电，外接的元器件主要有电感、扼流圈或电阻等。一般情况下，可接50
的上拉电阻即可与50 负载系统匹配(如图3中的 OUT端)，但功率传输不一定达到最佳。若要有效的传输功率，使效率最佳，则上拉元器件应采用电感或扼流圈(如图3中的OUT端)，这时也应使上拉元器件与负载系统相匹配。表1为振荡器输出端在不同频率时，有效传输功率所需要的最佳负载阻抗值。在实际应用中，可根据表1数据，利用最佳匹配网络理论和技术来设计最佳输出匹配回路。
结束语
MAX2620的主要优点在于，内部带有两级缓冲器，对振荡信号进行放大处理后可直接驱动混频器或前置分频器，同时隔离负载对振荡器的影响；应用设计灵活简单，在通信领域中有一定的应用前景。
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