用變容管進行調諧，可以實現連續調諧，但是調諧范圍受限。

那怎么實現寬的調諧范圍呢?

答案就是采用數字調諧。

基本思想，就是使用一系列的電容，然后通過開關與主電路連接，來控制VCO的頻率。

可以把Vcont看成是"精調(fine control)", 控制離散電容的信號，稱為"粗調(coarse control)".

這兩種方法在很多電路中都有采用。

比如說調頻濾波器，也有兩種思想，一種是用變容管來達到改變電容值的目的;另一種，就是用數字調諧，即用開關來將離散電容與主電路連接或斷開。

(A)實現方法

整體的調諧曲線入下圖所示：

fine control提供連續但是范圍較窄的調諧;coarse control把連續調諧曲線上移或下降。這樣，兩者結合，就獲得了寬調諧范圍。

如果上述器件都是理想的話，那當所有陣列電容都接入主電路并且變容管調諧到最大容值時，VCO的頻率最低;當所有陣列電容都未接入并且變容管調諧到最小值時，VCO頻率最高。

上述架構中，有如下兩個問題需要注意：

(1) 開關的導通電阻會降低諧振器的Q值。

增加開關MOS管的寬度，可以降低導通電阻，從而降低其對諧振器Q值的影響。

但是，開關管尺寸增加，它的漏極結電容和柵漏電容CDB+CGD也會增加，開關斷開時，這個寄生電容與電容陣列電容串聯，從而使得開關電容支路在斷開時不是0，降低了數字調諧的效果。因此，晶體管尺寸的選擇，必須在開關管導通電阻(影響諧振回路的Q值)和寄生電容(影響調諧能力)之間進行折衷考慮。

一個改善的辦法，就是把開關架在兩個陣列電容中間，如下圖所示。則由于差分的對稱性，開關管的導通電阻Ron被分成兩個Ron/2，所以導通電阻下降一半。

(2) 數字調諧可能會有盲區，也就是說，當數字調諧時，有一條曲線切換到相鄰的曲線時，上方曲線的最小頻率沒有和下方曲線的最大頻率接上，導致有一段頻率不會被覆蓋到，如下左圖所示。

這個問題比較容易解決，就是讓兩個上下相鄰的調諧曲線有一定的重疊，如下右圖所示。

同時，這種交疊還有一種好處。觀測下右圖的調諧曲線，發現下面一條在w2處，曲線接近于平坦，Kvco接近于0，這個時候，為了保持kvco接近不變，則應該用上面一條調諧曲線。

(B) 調諧電容對諧振器Q值的影響

先看一下有耗電感和有耗電容組成的并聯諧振電路的Q值。

在一個相對較窄的頻率范圍內，有耗電感和有耗電容都可以用一個并聯電阻來模擬其寄生電阻。

如下圖所示：

其中，電感和電容的Q值分別為：

當諧振器處于諧振狀態時:

整個諧振器的Q值為：

那如果在上面的并聯諧振器上再加上一個有耗的變容管呢?

從上述推導可知，變容管的Q值被放大了1+C1/Cvar倍。

同樣，如果再加上陣列電容呢?

假設有n列陣列電容，則其在開關導通的狀態下，等效電路為：

那么加上變容管，陣列電容后的諧振電路的等效電路如下圖所示。

和上面只增加變容管的推導類似，可以得到整個諧振電路的Q值。

所以，在陣列電容加上開關管的Q值不變的情況下，陣列電容的陣列數增加，也會降低整個諧振電路的Q值。

也就是說，雖然變容管和陣列電容的使用，會使得VCO的頻率可調，但是這是以犧牲VCO的相噪為代價的。

審核編輯：湯梓紅