惠州学院高频课程设计压控振荡器.doc

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1、高频电子线路课程设计报告设计题目：压控振荡器的设计系别：电子科学系专业：电子信息科学与技术班级:12电科2班学号:3639姓名:尉扬杨朕宇指导教师：吴桂松设计时间：2015.1.1任务书一、设计任务及要求：设计任务：对压控振荡器的研究要求：（1）分析压控振荡器的定义、工作原理以及特点。   （2）由于压控振荡器一般分为两种：LC压控振荡器和晶体压控振荡器，分析两种不同振荡器的工作原理及电路分析。   （3）最后切合实际谈谈两种压控振荡器的主要应用范围及作用。二、指导教师评语：指导教师签名：2010年12月20日三、成绩2

2、010年12月20日目录1.压控振荡器的定义、工作原理2.压控振荡器的类型3.LC压控振荡器4.电路原理图的改进：5.vco的性能指6.调试效果图7.设计心得体会8.参考文献1．压控振荡器的定义、工作原理压控振荡器的工作原理指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路,常以符号(VCO)(VoltageControlledOscillator)。其特性用输出角频率ω0与输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。图1中,uc为零时的角频率ω0,0称为自由振荡角频率；曲线在ω0,0处的斜率K0称为控制灵敏度。使振荡器的工

3、作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。在通信或测量仪器中，输入控制电压是欲传输或欲测量的信号（调制信号）。人们通常把压控振荡器称为调频器，用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中，输入控制电压是误差信号电压，压控振荡器是环路中的一个受控部件。压控振荡器的控制电压可以有不同的输入方式。如用直流电压作为控制电压，电路可制成频率调节十分方便的信号源；用正弦电压作为控制电压，电路就成为调频振荡器；而用锯齿电压作为控制电压，电路将成为扫频振荡器。   图1压控振荡器的控制特性在压控振荡器

4、中，振荡频率应只随加在变容管上的控制电压变化，但实际电路中，振荡电压也加在变容管两端，这使得振荡频率在一定程度上也随振荡幅度而变化，这是不希望的。为了减小振荡频率随振荡幅度的变化，应尽量减少振荡器的输出电压幅度，并使变容管工作在较大的固定直流偏压（如大于1V）上。图2示出了一压控振荡器线路。它的基本电路是一个栅极电路调谐的互感耦合振荡器。决定频率的回路元件为L1、C1、C2和压控变容管VD2呈现的电容Cj。压控振荡器的主要性能指标为压控灵敏度和线性度。压控灵敏度定义为单位控制电压引起的振荡频率的变化量，用S表示，即S=Δ

5、f/Δu2、压控振荡器的类型压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄，RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC压控振荡器居二者之间。在下面主要分析LC压控振荡器和晶体压控振荡器。压控振荡器线路3.LC压控振荡器在任何一种LC振荡器中，将压控可变电抗元件插入振荡回路就可形成LC压控振荡器。早期的压控可变电抗元件是电抗管，后来大都使用变容二极管。

6、图2是泼型LC压控振荡器的原理电路。图中，T为晶体管，L为回路电感，C1、C2、Cv为回路电容,Cv为变容二极管反向偏置时呈现出的容量;C1、C2通常比Cv大得多。当输入控制电压uc改变时，Cv随之变化，因而改变振荡频率。这种压控振荡器的输出频率与输入控制电压之间的关系为VCO输出频率与控制电压关系式中C0是零反向偏压时变容二极管的电容量；φ是变容二极管的结电压；γ是结电容变化指数。为了得到线性控制特性，可以采取各种补偿措施。RC压控振荡器在单片集成电路中常用RC压控多谐振荡器（见调频器）。  图3LC压控振荡器原理图电

7、路设计MC1648是单片集成的射极耦合振荡器，输出MECL电平。电路工作时，外接电感L和电容C的并联谐振回路即可形成固定频率的振荡器。若外接变容二极管，控制变容管的直流偏置即可构成LC压控振荡器。MC1648的工作电源为5v或负5.2V。最高工作频率可达225MHz.几种常见的变容管连接方式和相应的压控特性见下图，其中（a）（b）为单管连接，控制电压加到变容管，其作用是限流。（c）采用双管背对背连接，其工作频率高，压控特性也好，本系统采用此种结构。电路的5端为AGC。改变AGC的电位，则振荡幅度改变，经放大输出的波形也不

8、一样。通过AGC调节，电路可以输出正弦波，也可以输出方波。振荡频率由式来决定，Cs为变容管电容。由此式可知，要想改变整个系统的输出频率，可以有两种方法，可以改变电容的大小，也可以改变电感的大小，改变电容的大小就如图中所示，通过变容二极管来实现，很适合电路自动完成，常作为压控振荡的受控元件；改变电感可以用波段开关来实现