压控LC振荡器
压控振荡器
压控振荡器压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）是一种电路，可以根据输入电压的变化而生成相应频率的信号。
VCO广泛应用于通信系统、雷达、无线电发射器等领域，是现代电子设备中不可或缺的组成部分。
方案一：基于电感-电容（LC）谐振电路的压控振荡器设计1.电路原理在LC谐振电路中，电感和电容的组合能够形成一个谐振回路。
当LC 电路中的电感和电容数值合适时，谐振电路会产生一个稳定的频率。
我们可以通过改变电容的值来改变谐振频率，从而实现压控振荡。
可将VCO分为两大模块，即振荡器电路和调谐电路。
振荡器电路：包括LC电路、放大器和反馈网络。
LC电路是谐振结构的核心，放大器用于提供振荡电路的增益，反馈网络将部分振荡输出信号输入到放大器的输入端。
2.电路实现首先，需要确定振荡器的工作频率范围和中心频率。
选择合适的电感和电容数值，使得振荡器在预期频率范围内正常工作。
接下来，设计放大器的增益和反馈网络的增益，以保证正反馈的存在，使振荡器能够自持振荡。
3.压控调谐（VCT）技术压控振荡器要能够实现频率的可调，需要采用压控调谐（Voltage Control Tuning，简称VCT）技术。
常见的VCT技术包括改变电容值、改变电感值和改变电源电压。
在本方案中，我们采用改变电容值的方法来实现压控调谐。
4.控制电路为了实现对电容值的控制，需要设计一个控制电路。
控制电路可以根据输入的电压信号来改变电容值，从而实现对振荡器频率的调节。
控制电路通常由一个比较器和一个电压-电容转换电路组成。
比较器将输入信号与参考电压进行比较，输出响应的电平控制电容值的改变。
5.特性和性能压控振荡器的性能指标包括频率稳定度、调谐范围、调谐灵敏度、输出功率等。
频率稳定度是指振荡器频率的稳定性，调谐范围是指振荡器的工作频率范围，调谐灵敏度是指输入电压变化与频率变化的关系，输出功率是指输出信号的幅值。
总结方案一是基于LC谐振电路的压控振荡器设计。
压控LC振荡器
目录1 引言 (2)1.1 振荡器简介 (2)1.2 系统设计的目的 (2)1.3 系统设计的意义 (2)2 系统设计要求和设计方案 (3)2.1设计任务及基本要求 (3)2.1.1 任务 (4)2.1.2 基本要求 (4)2.2 总体设计思路 (4)2.3 基本模块的论证与选择 (4)2.3.1 电压控制LC振荡器模块 (5)2.3.1.1互感耦合振荡器 (5)2.3.1.2 电感反馈三端式振荡电路 (5)2.3.1.3 电容反馈三端式振荡电路 (5)2.3.1.4 集成电路振荡器 (6)2.3.2 LC控制信号的实现 (8)2.3.3 稳幅电路的选择 (9)2.3.4频率控制方式的设计与选择 (9)2.3.5功率放大器 (10)2.3.6 系统组成构图 (10)3 单元电路的设计 (11)3.1压控振荡器和稳幅电路的设计 (11)3.2锁相环式频率合成器的设计 (12)3.3 峰值检测电路 (16)3.3 系统软件的设计 (18)4 测试方法及结果分析 (20)4.1 测试仪器 (20)4.2 测试方法 (20)4.3 结果分析 (20)5 总结 (21)6 参考文献 (21)电压控制LC振荡器1 引言1.1 振荡器简介振荡器简单地说就是一个频率源，一般用在锁相环中。
详细说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化为交流电能的装置。
一般分为正反馈和负阻型两种。
所谓“振荡”，其涵义就暗指交流，振荡器包含了一个从不振荡到振荡的过程和功能。
能够完成从直流电能到交流电能的转化，这样的装置就可以称为“振荡器”。
压控振荡器（VCO）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。
电压控制LC振荡器
2003年全国大学生电子设计竞赛电压控制LC振荡器A2山东轻工王伟包洵吴立元摘要在LC振荡器的LC回路中，使用电压控制电容器（变容器），就可以在一定频率范围内构成电调谐振荡器。
即电压控制LC振荡器。
压控振荡器可广泛使用于频率调制器，锁相环路，以及无线电发射机和接收机中。
在压控振荡器中实际电路中，振荡频率除了随变容管两端的控制电压的变化，还受其两端振荡电压的影响,这使得振荡频率在一定程度上也随振荡幅度而变化,因此在实际的应用中很难使用变容二极管得到较高较准的振荡电压。
为了解决这个问题，我们采用了MAX038集成电路组成的压控振荡电路和MC1496集成电路组成的倍频电路来实现。
这样，通过调节输入电压就可以得到较高频率的振荡电压，而且通过实验可知，其波形也很稳定。
但是此时得到的电压幅度较小，故外接一个高频小信号放大电路，就能够得到题目所提到的1v电压的要求。
一、方案对振荡器部分的方案方案一：为提高输出波形的稳定性和精确度，采用MAX038集成电路做成压控振荡电路，对电阻电感电容的值作适当调整，可以输出1M--37MHZ 不等的频率。
方案二：将MAX038集成电路输出的频率为3M--18MHZ 的电压通过MC1496集成电路组成的倍频电路，将会得到频率为6M--36MHZ 的信号。
方案比较：以上两种方案军都能够满足题目所要求的输出频率范围，但是方案一中要得到37MHZ 的频率需要大约15PF 的电容，而一般这样容值较小的电容在高频范围内工作时的稳定性很差，不能够满足题目要求的10-3数量级的稳定度。
而方案二中要得到18MHZ 的输出频率所需要的电容大约为45pF 左右，这样大小的电容在高频范围内的工作要稳定的多，故选用方案二。
对频率步进装置的方案方案一：由于该震荡器为压控装置，故可通过步进阻值的方法实现频率的步进，通过细调阻值的方式细调频率。
方案二:通过细调阻止的方式细调频率，而对于频率的步进，则通过电感值的步进实现。
lc压控振荡器实验报告doc
lc压控振荡器实验报告篇一：实验2 振荡器实验实验二振荡器（A）三点式正弦波振荡器一、实验目的1. 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。
2. 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。
3. 研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。
二、实验内容1. 熟悉振荡器模块各元件及其作用。
2. 进行LC振荡器波段工作研究。
3. 研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。
4. 测试LC振荡器的频率稳定度。
三、基本原理图6-1 正弦波振荡器（4.5MHz）【电路连接】将开关S2的1拨上2拨下， S1全部断开，由晶体管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI可用来改变振荡频率。
振荡频率可调范围为：?3.9799?M??f0??4.7079?M?CCI?25pCCI?5p调节电容CCI，使振荡器的频率约为4.5MHz 。
振荡电路反馈系数: F=C1356??0.12 C20470振荡器输出通过耦合电容C3（10P）加到由Q2组成的射极跟随器的输入端，因C3容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。
射随器输出信号Q1调谐放大，再经变压器耦合从J1输出。
四、实验步骤根据图6-1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。
1. 调整静态工作点，观察振荡情况。
1）将开关S2全拨下，S1全拨下，使振荡电路停振调节上偏置电位器RA1，用数字万用表测量R10两端的静态直流电压UEQ(即测量振荡管的发射极对地电压UEQ)，使其为5.0V(或稍小，以振荡信号不失真为准)，这时表明振荡管的静态工作点电流IEQ=5.0mA（即调节W1使IEQ=ICQ=UEQ／R10=5.0mA ）。
2）将开关S2的1拨上，S1全拨下，构成LC振荡器。
电压控制LC振荡器
电压控制LC振荡器测控电路设计专业:测控技术与仪器班级:08姓名:学号:080电压控制LC振荡器1.设计思路本课题要求设计并制作一个电压控制的LC 正弦波振荡器，即用电压控制LC类型的振荡器并实现输出电压的峰峰值恒定在1V?0.1V并能用示波器显示输出电压的峰峰值。
根据以上要求可知，该设计除具有压控LC 振荡电路外还要有频率合成、幅度控制、峰峰值检测和示波器显示输出波形和频率输出的组成。
由于输出频率范围很宽，LC 振荡电路还需要根据频率范围分段切换来实现对15MHz,35MHz 频率范围的覆盖。
本设计通过电压改变变容二极管两端的电压改变输出频率。
本课题要求设计一个电压控制LC振荡器，振荡器输出波形为无失真的正弦波。
设计中采用分立元件组成电压控制LC振荡器，采用西勒振荡电路实现振荡效果，采用滑动变阻器改变输入电压，采用电压反馈电路使输出电压幅值稳定在1V?0.1V。
本设计主要通过振荡器电路产生一定的振荡频率，选用西勒振荡器达到输出为不失真的-3正弦波，其稳定度优于10。
电路通过输入电压控制振荡频率，通过改变输入电压来控制变容二极管两端的电压，使频率随着电压的变化而变化。
振荡电路输出的电压经过耦合电容连接到放大电路中，放大后的电压使其输出值控制在1V左右，从而达到本设计的设计指标。
系统整体设计框图如图1所示。
输入电变容二极管振荡电路压输出放大电路耦合电容图一2.方案设计2.1电压控制LC振荡器的设计与比较1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。
2.11振荡器的比较在各种振荡电路中，LC振荡电路是比较常见的一种。
常用的LC振荡电路有以下几种:方案一:采用互感耦合振荡器形式。
调基电路振荡频率在较宽的范围改变时，振幅比较稳定。
调发电路只能解决起始振荡条件和振荡频率的问题，不能决定振幅的大小。
调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定，幅度较大谐波成分较小。
电压操纵LC振荡器
一、设计目的1.把握电子电路的一样设计方式和设计流程；2.学习利用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；3.把握应用EWB对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。
二、设计要求设计一个电压操纵的LC振荡器，具体要求如下：1. 振荡器输出为正弦波，波形无明显失真。
2．输出频率范围：15MHz～35MHz。
3. 输出电压（峰—峰值）：1V±.三、设计内容压控振荡器voltage control oscillator指输出频率与输入操纵电压有对应关系的振荡电路(VCO)。
其特性用输出角频率ωo与输入操纵电压u c之间的关系曲线(图1 压控振荡器的操纵特性)来表示。
图中, u c为零时的角频率ωo,o称为自由振荡角频率；曲线在ωo, o处的斜率K o称为操纵灵敏度。
使振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入操纵电压的操纵，就可组成一个压控振荡器。
在通信或测量仪器中，输入操纵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。
在自动频率操纵环路和锁相环环路中，输入操纵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要紧有：频率稳固度好，操纵灵敏度高，调频范围宽，频偏与操纵电压成线性关系并宜于集成等。
晶体压控振荡器的频率稳固度高，但调频范围窄，RC压控振荡器的频率稳固度低而调频范围宽，LC压控振荡器居二者之间。
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。
初期的压控可变电抗元件是电抗管，后来多数利用变容二极管。
图 2LC压控振荡器原理电路是克拉泼型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、C v为回路电容, C v为变容二极管反向偏置时呈现出的容量; C1、C2通常比C v大得多。
压控LC振荡
输出频率范围覆盖15-25MHz。
频率稳定度：
总结：
• 对电容三点式电路及其改进型有了更加深刻的认识。 • 由于对于变容二极管的使用尚不了解，因此仿真失败。会在今后留意这个问 题，收集使用变容二极管方面的知识。
结束
题目分析：
• 题目对输出频率，输出波形要求较高 • 1电容三点式： • 输出频率高，输出波形好，接近正弦波。 • 改变回路电容将将改变反馈系数，影响起振。 • 2电感三点式： • 调频不会影响反馈系数。 • 电感对高次谐波呈高阻抗，输出频率较低，输出波形较差。
采用改进型的电容三点式电路
基本电路形式：
电压控制LC振荡器
小组分工：
• 写报告，设计电路 • 写PPT，设计电路
题目要求：
• 电压控制LC振荡器设计： • （1）振荡器输出为正弦波，波形无明显失真。 • （2）输出频率范围：15MHz～25MHz。 • （3）输出频率稳定度：优于10-3。 • （4）输出电压峰-峰值：Vp-p=1V±0.1V。
西勒振荡电路(Seiler Oscillator)
器件选型:
三极管：2N2222A
变容二极管：BB112
参数计算：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
后级射极跟随器：
实际电路中，使用变容二极管后效果不理想，改 用直接调整电容的方法。
仿真电路：
测试结果：
50欧姆负载上电压幅值在2V左右，且正弦波无明显失真。
输出频率：
电压控制LC振荡器
电压控制LC振荡器摘要本系统以89C51为控制核心，由键控LCD显示、频率合成、功率放大、自动稳幅控制、电压峰值检测、频率步进与测量显示等功能模块组成。
系统可以实现：按键选频或步进为1MHz 100KHz和100KHz的12MHz-40MHz稳定无失真频率输出；对输出电压峰峰值进行自动稳幅控制并实时检测送LCD显示；采用丙类功率放大电路其输出效率达50％；并能对12MHz-40MHz范围内各频段进行语音或TTL电平调制。
经测试指标基本能达到要求。
一方案选择与论证1.振荡控制方式选择方案一：LC谐振法。
在本振回路中使用LC调谐回路，通过改变L或C的值来改变本振频率，进而达到频率输出。
利用LC回路易于实现，但是稳定性欠佳，要做到题目发挥部分要求的各项参数有困难。
方案二：电压合成谐振。
单片机各种控制信号经D/A转换后，将得到的调谐电压送本振回路，通过改变容二极管两端电压来改变本振频率。
从而实现电压合成谐振。
该方式结构简单，信噪比较高，但是由于本振属于开环方式，LC回路Q值较低，使得频率稳定度不高，另外，由于变容二极管压控特性的非线性，使得控制电压改变时，各电压控灵敏度不同。
这将对D/A转换器件提出跟高的要求，制作难度较大。
方案三：PLL频率合成方式。
利用锁相频率合成技术，可以获得高稳定度的本振信号。
通过改变可编程分频器的预制数值，可以得到一系列的本振信号，此时本振的稳定度与晶振的频率稳定度相同，而且能在单片机的控制下实现频率步进输出1MHz±100K和100K的功能。
本系统采用此方案。
2.锁相环频率合成器的选择方案一：单片集成锁相环L562。
L562集成锁相环中除了包含有鉴相器（和双平衡模拟乘法器）和压控振荡器（射极定时多谐振荡器）之外，还有三个放大器（A1.A2.A3）限幅器和稳压电路等器件。
因此它的环路性能和通用性能的非常好，是属于通用型的集成锁相环。
它各集成部件之间有部分连接，能使它完成某几种功能，但该集成的压控振荡器的频段跨越范围不宽且工作频率最高才可达到35MHz。
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电容三点式振荡器的电路反馈电压取自电容，其对高次谐波的阻抗 较较小，因此反馈电压中的高次谐波分量较小，波形较好。为达到题目 要求实现压控，可采用变容二极管组成电容三点式振荡器。由于制版条 件有限，不可能有效克服分布参数干扰的影响，但此方案仍为实现题目
要求的最佳方案。
2. 原理框图：
Abstract This system includes LC frequency generator, the samplingholding circuit, controlled by the CPLD. This can realize that the function that change the frequency step by step. To display the outcome, the model applied in.
2003年全国大学生电子设计大赛 设计报告
设计者：
李永彬 王 萍 宋均雷
赛前辅导老师： 姚福安 万 鹏
单位 ：山东大学控制科学与工程学院
邮编 ：250061
A题 电压控制LC正弦波振荡器
摘要
本系统由LC振荡电路、高频放大电路、采样 保持电路、三位半电压显示模块、CPLD控制模块 及四位LED显示模块等构成。本设计的特色在于应 用变容二极管实现了压控变频及应用可编程逻辑器 件实现了频率测量。
3.提高振荡回路的标准性 除了采用高稳定和高Q的回路电容和电感外，还可以采用正温 度系数电感作相反变化的负温度系数电容，实现温度补偿的作用， 以减小不稳定的管子极间电容和分布电容对振荡频率的影响。 4.原理图：
5：典型数据：
理论频率值
电感量（μH） 电容量（pF） (mhz)
实测频率值 （mHz）
模拟多路开关 选择电容
调频模块
大规模逻辑电路 控制块
分频整形 zhengxin
频率显示 示
LC振荡电路
扳键
电压显示 采样保持
高频放大
高频功率放大大
第一部分：LC震荡电路
1.起振条件 由相位平衡条件可知，构成三点式振荡电路的三个电抗
中，x1、x2必须是同性质的电抗，x3为异性质的电抗，且它们 之间满足关系式
本振荡器产生的是15MHz~35MHz的高频信号，无法用单片机来测 量频率，于是采用CPLD器件来测频。由于产生出来的是峰峰值只有1v 的正弦信号，无法用CPLD器件直接测量，必须先将信号送入比较器 74LS393使其变成0~5v的标准方波，然后送入CPLD进行频率测量，这 样做引起的分频效果可通过程序来补偿。
第四部分：峰－峰值测量及显示
将输出信号进行直流偏置，然后送入采样保持器，用三位 半表头直接进行测量和显示。
第五部分：功率放大
第六部分：功放电源
3. 测试报告
1. 应用仪器说明： 双踪示波器 TDS3012B存储示波器 YB1052A高频信号发生器 FLUKE175数字式万用表
2. 测试方案： 高频信号对抗干扰能力要求很高，普通的线路板不能满 足要求，且在调试过程中，时好时坏的现象时常发生， 高频起振部分及其放大电路成为调试关键。
X3＝一(Xl十X2) 要有一个合适的数值，太大或太小都不易满足幅度起振条件。 除了满足幅度的起振条件以外，还必须考虑频率稳定度和振荡 幅度等要求。
2.频率稳定度 频率稳定度是振荡器的一项十分重要的技术指标，表示一
定时间范围内采用了改进型电容三点式振荡电路——克拉泼电
路。从根本上来说就是力求减小振荡频率受温度等外界因素影 响的程度。振荡回路是决定振荡频率的主要部件，因此，改善 振荡频率稳定度的最重要措施是提高振荡问路在外界因素变化 时保持谐振频率不变的能力，这就是通常所谓的提高振荡回路 标准性。
2.2
15
28 *
2.2
25
21
20
2.2
30
20
20
2.2
33
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18
2.2
47
16
16
第二部分：控制频率步进可调及测频显示
变容二极管元件结构简单，使用灵活。将此类二极管加反相电压 后，利用二极管势垒厚度的变化，产生一个由电压控制的电容量。从 而，接入三点式LC振荡电路后，实现频率可调。实验证明，反相电压 越大，电容越小。经过一系列的测试，所能购得的变容二极管2CC13D 在承受0－12V反相电压时电容变化在5PF－75PF。用AD558D/A转换器 将数字量转换成0~10v的电压信号来控制变容二极管的电容值，从而实 现频率可调。
频率显示采用四位LED，单位为MHz，题目要求输出频率稳定度为 千分之一，即10KHz数量级，四位LED足以满足其要求。
第三部分：高频放大
LC振荡电路输出电压在0.1V数量级的高频信号,需接放大电路,但受 集成运放的增益带宽积的限制，无法实现放大。利用高频三极管分立元 件搭建的放大模块，实际放大效果很差， 于是采用成品高频放大板。
3. 测试结果： 未完成
1. 方案论证及实现
根据压控LC震荡器题目的要求，提出以下两种方案：
1.方案一Байду номын сангаас变压器反馈式LC振荡器
变压器反馈式LC震荡电路要使用变压器，其体积和重量 都比较大。而且，变压器的铁芯容易产生电磁干扰。
2.方案二：电感三点式振荡电路
电感三点式振荡电路电路反馈电压取自电感，而电感对高次谐波的 阻抗较大，不能将高次谐波滤掉，因此输出波形中含有较多的高次谐波 分量，波形较差，而且频率稳定度不高
0.8
1.1
170 *（不起震）
0.8
2.2
120 *
1.8
1.1
113 *
1.8
2.2
80 *
1.8
4.7
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1.8
10
38 *
1.8
15
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1.8
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24 *
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21
21
1.8
47
17
17
2.2
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102 *
2.2
2.2
72 *
2.2
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50 *
2.2
10
34 *