电压控制LC振荡器

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1、电压控制LC振荡器摘要本系统以单片机AT89C55为核心，采用电感反馈LC振荡器，利用分波段方式进行频率范围扩展，采用D/A直接控制和锁相控制两种方式对压控LC振荡器进行控制。系统还组合了自动增益控制电路，测频测幅电路，高频功率放大器电路等单元电路。锁相环的实现，减小了步进间隔，提高了输出频率的稳定度；自动增益控制单元，使输出信号的峰-峰值稳定在1V左右；测频测幅单元完成了实时显示信号频率和幅度的功能；功率放大单元对固定的30MHz信号进行功率放大，且可以在50纯阻和容性负载实现≥20mW功率输出，具有较高的效率。整机指标

2、达到了题目的基本设计要求和扩展设计要求，整机性能基本满足设计要求。·46·一．方案论证与比较1.LC振荡器的选择与论证方案一：采用电容反馈的Clapp和Siler振荡器。振荡器是依靠电容产生反馈电压的，线路简单，工作频率高，波形好。方案二：采用电感反馈振荡器。它是依靠电感产生反馈电压。电路简单，容易起振。工作频段较电容反馈振荡器宽[1]。基于上述考虑及题目的具体要求，我们选用方案二。注：[1]引自《高频电路原理与分析》P104西安电子科技大学出版社曾兴雯等2.压控方式的选择与论证方案一：采用手工改变电压法，在LC振荡器的谐

3、振回路通过改变变容二极管两端的电压来改变振荡器的输出频率，达到压控振荡的目的。这种压控方式电路简单，但不利于单片机的智能控制。方案二：通过D/A转换器，产生精确的控制电压，控制变容二极管两端的电压改变振荡器的输出频率。这种方式的精度取决于D/A转换器的精度。该方式电路结构简单，可利用单片机实现多种功能。方案三：采用锁相环频率合成进行压控控制。锁相环频率合成系统主要由LC压控振荡器，相位比较器，环路滤波器，可编程分频器，高稳定度晶体振荡器，参考分频器，中央控制器等组成。该振荡器的输出频率稳定度与晶体的稳定度相当，提高了输出频

4、率的稳定度，而且可以在单片机的控制下实现输出频率的多种步进形式，实时显示输出频率等多种功能。·46·基于上述方案比较和题目的要求，我们采用了如图1-1-1的压控方案。它综合了方案二和方案三，更好的满足了题目要求。图1-1-1压控方式的系统框图二．单元电路的分析与实现本系统以单片机AT89S55为核心,由LC压控振荡器,锁相环频率合成器,高频功率放大器,自动增益控制电路等电路组成的。系统框图如图1-1-2所示。·46·图1-1-2系统框图1.单片机小系统电路本系统以AT89C55单片机为核心，以4*4键盘，128*64点阵液

5、晶构成人机接口，辅助以512Kflash存储器W29C040，内装汉字字库和图标，图形等，可以构成友好的人机界面。利用8255扩展并口，DS12C887提供系统时钟。将片外低32K地址分配给外部程序存储器28C256，为了使用方便，设计成与静态RAM62256兼容的方式。系统框图如下图1-1-3所示：·46·AT89C55256Kflash29C0404*4键盘128*64液晶接口28256（62256）DS12C887复位晶振X9511图1-1-3小系统的结构框图2.压控LC振荡器电路我们采用了电感反馈振荡器。电路图如1

6、-1-4所示。图1-1-4压控LC振荡器·46·变容二极管是该振荡器的关键元件,我们利用电路试验了手头有的变容二极管,在其他条件不变的情况下测量，测试数据如下表1-1-1所示表1-1-1（单位MHz）：型号最高频率最低频率带宽V10141.025.815.2V14932.311.021.3V14734.326.18.291045.030.015.0C13F22.516.75.8223644.635.69.0虽然V149能够覆盖所有的频率范围，但电路在低端产生的二次谐波导致波形明显失真。由于谐波在要求输出的频率范围之内，所以

7、不能被滤波器滤除。综合考虑，选择V101作为最终方案。采用V101时，我们绕了两个线圈，测试数据如下表1-1-2所示表1-1-2（单位MHz）:最高频率最低频率带宽线圈一37.322.6514.65线圈二23.314.58.8由上表可见，只要线圈调整适当，两个档位完全可以覆盖15-35MHz的频率范围。在实际应用中，只要简单的增加若干线圈，就可以达到扩展频率范围的目的。·46·3.锁相环频率合成电路MC145152－2芯片是摩托罗拉公司生产的锁相环频率合成器专用芯片。MC145152－1芯片的改进型。MC145152－2芯

8、片具有下列主要特征：（1）它与双模（P／（P＋1））分频器同时使用，有一路双模分频控制输出MC。当MC为低电平时，双模分频器用（P＋1）去除；当MC为高电平时，双模分频器用模数P去除。（2）它有A计数器和N计数器两个计数器。它们与双模（P／（P＋1））分频器提供了总分频值（NP＋A）。其中，A、N计数器