压控振荡器
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。
变容二极管压控振荡器课程设计
课程设计说明书（论文）变容二极管压控振荡器摘要振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。
根据所产生的波形的不同，可将振荡器分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。
压控振荡器（VCO）是利用电抗元件的等效电抗值能随外加电压变化特点，将其接入正弦振荡器中，使振荡频率随外加控制电压而变化，VCO在频率调制，频率合成，锁相环电路，电视解调器，频谱分析仪等方面有广发应用。
变容二极管振荡器是利用变容二极管制成的VCO。
本课题主要是运用变容二极管PN结电容随外加电压变化而变化制成的VCO。
关键词：压控，变容二极管，调频课程设计说明书（论文）目录1 课题描述 (3)2 设计原理 (3)3 设计过程 (4)3.1压控振荡器介绍 (4)3.2设计内容 (5)3.3设计步骤 (6)4 设计结果及分析 (8)总结 (9)参考文献 (10)课程设计说明书（论文）1 课题描述在电子设备中，压控振荡器的应用极为广泛，如彩色电视接收机高频头中的本机振荡电路、各种自动频率控制(AFC)系统中的振荡电路、锁相环路(PLL)中所用的振荡电路等均为压控振荡器以及用于各种发射机载波源、扩频通讯载波源或作为混频器本振源。
振荡器输出的波形有正弦型的，也有方波型的。
本课题主要是运用变容二极管PN 结电容随外加电压变化而变化制成的VCO 。
2 设计原理利用变容管结电容j C 随反向偏置电压VT 变化而变化的特点(VT=0V 时j C 是最大值，一般变容管VT 落在2V-8V 压间，j C 呈线性变化，VT 在8-10V 则一般为非线性变化，如图1所示，VT 在10-20V 时，非线性十分明显），结合低噪声振荡电路设计制作成为振荡器，当改变变容管的控制电压，振荡器振荡频率随之改变，这样的振荡器称作压控振荡器（VCO ）。
压控振荡器的调谐电压VT 要针对所要求的产品类别及典型应用环境(例如用户提供调谐要求，在锁相环使用中泵源提供的输出控制电压范围等)来选择或设计，不同的压控振荡器，对调谐电压VT 有不同的要求，一般而言，对调谐线性有较高要求者，VT 选在1-10V ，对宽频带调谐时，VT 则多选择1-20V 或1-24V 。
ADF4360-7压控振荡器
通信原理课程设计课程名称：基于ADF4360-7的集成整形N合成器的压控振荡器指导老师：专业：班级：姓名：学号：摘要:ADF4360-7是一款整合了整形N合成器的压控振荡发生器(VCO)。
ADF4360-7的中心频率是由外部传感器进行设定的。
其允许频率范围从350MHz到1800MHz。
另外可以选择使用2分频，则用户接受的射频输出信号频率范围在175MHz到900MHz。
全部片内寄存器都是由一个简单的3线接口来控制的。
设备操作电压范围从3.0V到3.6V并且在不使用时可以随时关闭。
Abstract:The ADF4360-7 is an integrated integer-N synthesizer and voltage controlled oscillator (VCO). The ADF4360-7 center frequency is set by external inductors. This allows a frequency range of between 350 MHz to 1800 MHz. In addition, a divide-by-2 option is available, whereby the user receives an RF output of between 175 MHz and 900 MHz. Control of all the on-chip registers is through a simple 3-wire interface. The device operates with a power supply ranging from 3.0 V to 3.6 V and can be powered down when not in use.关键词：压控振荡器、合成器、频率、结构、功能Key words: VCO、synthesizer 、frequency、configuration、function目录集成整形N合成器的压控振荡器 (5)芯片特性 (5)应用范围 (5)技术规范 (6)时序特性 (7)极限工作范围 (8)管脚结构和功能描述 (9)典型工作特性 (11)电路说明 (17)参考输入部分 (17)比例器 (17)A,B计数器 (17)R 计数器 (18)PFD和CHARGE PUMP (18)MUXOUT和LOCK DETECT (19)输入转换寄存器 (20)压控振荡器VCO (20)锁存器结构 (23)开机 (26)控制写入 (28)N计数器写入 (30)R计数器写入 (30)ADF4360-7的应用 (32)外观尺寸 (39)集成整形N合成器的压控振荡器芯片特性：输出频率范围：350MHz 到 1800MHz2分频输出电源 3.0V 到 3.6V逻辑兼容 1.8V*整形N合成器可编程双模比例器 8/9，16/17可编程输出电平三线接口逻辑锁与数字锁检测硬件及软件关闭模式应用范围:手持无线通信(DECT, GSM, PCS, DCS, WCDMA)测试设备；无线局域网；有线电视设备技术规范：AV DD = DV DD = V VCO= 3.3 V ± 10%； AGND = DGND = 0 V；TA = T MIN to T MAX表11.工作温度范围 -40°C to +85°C2.设计保证符合样值3.ICP内部参数使整个频率范围保持环路增益不变4.T A= 25°C； AV DD= DV DD= V VCO= 3.3 V；P = 325.这些特征是为了保证VCO核心电流=15mA6.变频范围1.45G—1.75G,PFD频率200kHZ,环路带宽10kHz7.V VCO用50Ω负载电阻8.VCO的噪声在开环下测量9.合成器固有噪声通过测量VCO带内的相位噪声输出功率减去20logN(N为对频率的分频值)10.相位噪声符合EVAL-adf4360-xEB1和HP8562E频谱分析仪, 频谱分析仪用来测量合成器输出, 偏移频率=1kHz11.f REFIN=10 MHz；f PFD=200kHz；N=8000；环B/W=10kHz12.f REFIN=10 MHz；f PFD=1MHz；N=1600；环B/W=25kHz13.寄生信号符合EVAL-adf4360-xEB1和HP8562E频谱分析仪, 频谱分析仪用来测量合成器输出, f REFOUT = 10 MHz时序特性AV DD = DV DD = V VCO= 3.3 V ± 10%；AGND = DGND = 0 V；1.8 V and 3 V logic levels used；T A = T MIN to T MAX表2图2 时序特性表极限工作范围T A= 25°C，其它另做说明表3GND = AGND = DGND = 0 V.当芯片工作在高于以上所列的最大工作范围时将可能造成设备的损坏。
VCO仿真的方法
CMOS环形压控振荡器的设计摘要压控振荡器（VCO）是一个输出振荡频率由电压控制的电子振荡器。
当调制信号发生变化时，其会影响VCO的频率和相位的变化，及实现调频和调相。
VCO和数字脉冲相似，他们均可以进行频移键控调制、相移键控调制和脉冲宽度调制。
对于高频VCO来说，其主要是通过变容二极管连接到谐振电路来控制其输出频率；多出现在LC振荡器中。
而在低频情况下是通过另一种方法来控制（如电压控制电流源从而来改变电容的充放电时间）。
多用于CMOS振荡器，这也是本次研究所采用的方法。
VCO是现代无线通信射频系统中的一个关键部件，它主要用于提供本地振荡信号、频率合成。
同时被广泛应用于通信电路中，例如锁相环、频率综合器，以及时钟产生和环形振荡器。
随着深亚微米CMOS工艺的不断发展,CMOS工艺被广泛应用于射频集成电路(RFIC)的设计中。
核心部件的射频低功耗低噪声的VCO成为整个PLL电路的研究热点。
环形压控振荡器(VCO)在基于CMOS工艺的射频电路中，以其低功耗、面积小、易于集成等优点扮演着重要角色。
本课题的研究内容主要是设计一种基于CMOS工艺的低抖动的环形压控振荡器。
通过改变其器件的参数，从而实现如下技术指标：频率变化范围为1000—1200MHz；压控增益为180MHz/V。
计算出相关的系统参数和指标，并完成各个子模块的时域和频域分析。
关键词：环形压控振荡器延迟单元频率调谐相位噪声抖动Design of CMOS Voltage-Controlled OscillatorABSTRACTA voltage-controlled oscillator or VCO is an electronic oscillator designed to be controlled in oscillation frequency by a voltage input. The frequency of oscillation is varied by the applied DC voltage, while modulating signals may also be fed into the VCO to cause frequency modulation (FM) or phase modulation (PM); a VCO with digital pulse output may similarly have its repetition rate (FSK, PSK) or pulse width modulated (PWM).For high-frequency VCOs the voltage-controlled element is commonly a varicap diode connected as part of an LC tank circuit. It always appears in the LC oscillator. For low-frequency VCOs, other methods of varying the frequency (such as altering the charging rate of a capacitor by means of a voltage controlled current source) are used. And this is usually used in the CMOS oscillator. This is also the method of this study.VCO is a key component of modern wireless communication in RF system, it is mainly used to provide the local signal and the frequency synthesizer. And it usually is used in communication circuits, such as phase-locked loop frequency synthesizers, and clock generation and ring oscillator. With the continuous development of deep sub-micron CMOS technology, CMOS technology has been widely used in radio frequency integrated circuit (RFIC) design. A core component of the RF low-power low-noise VCO of the PLL circuit is hot. Ring voltage-controlled oscillator (VCO) play an important role in the RF circuit of the CMOS process, with its low power consumption, small size, ease of integration advantages.The content of this subject is to design a low-jitter ring voltage controlled oscillator based on CMOS technology. This oscillator, in order to achieve the following technical indicators frequency range of 1000-1200MHz, voltage-controlled gain of 180MHz / V by changing the parameters of the device. Calculate the system parameters and indicators, and the completion of each sub-module time-domain and frequency domain analysis.Key Words: VCO Delay Cell Frequency-Tuning Phase Noise Jitter目录第一章绪论 (1)1.1课题意义 (1)1.2课题的国内外发展状况 (1)1.3课题的研究内容 (2)1.3.1研究方法 (2)1.3.2研究步骤 (2)1.3.3工具简介 (2)第二章VCO的原理 (4)2.1VCO的振荡条件 (4)2.2VCO延迟单元电路的介绍 (7)2.3 VCO频率调谐 (8)2.3.1频率调谐的原理 (9)2.3.2频率调谐的方法 (10)2.4VCO的主要性能指标 (14)2.4.1VCO的噪声种类 (14)2.4.2VCO的主要参数 (15)第三章CMOS环形VCO电路结构及原理 (17)3.1传统单端反相器VCO的结构 (17)3.2电流饥饿型VCO的结构 (18)3.3低抖动VCO的结构 (19)3.3.1电路的结构原理 (19)3.3.2电路的特点 (20)第四章低抖动CMOS环形VCO电路特性的仿真 (22)4.1电压频率特性的描述及仿真 (22)4.1.1输出频率的影响因素 (22)4.1.2输出频率及压控增益的仿真结果及分析 (27)4.2相位噪声的仿真结果及分析 (32)4.3版图的设计 (34)结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)天津理工大学2012届本科毕业设计说明书第一章绪论1.1课题意义压控振荡器是高性能数字系统的关键模块。
压控振荡器的电路设计2
1 绪论1.1 压控振荡器原理及发展现状调节可变电阻或可变电容可以改变波形发生电路的振荡频率，要求波形发生电路的振荡频率与控制电压成正比。
这种电路称为压控振荡器，又称为VCO 或u-f 转换电路。
怎样用集成运放构成压控振荡器呢？我们知道积分电路输出电压变化的速率与输入电压的大小成正比，如果积分电容充电使输出电压达到一定程度后，设法使它迅速放电，然后输入电压再给它充电，如此周而复始，产生振荡，其振荡频率与输入电压成正比，即压控振荡器。
其特性用输出角频率0ω与输入控制电压C u 之间的关系曲线(图1.1)来表示。
图中C u 为零时的角频率，（0ω，0）称为自由振荡角频率；曲线在（0ω，0）处的斜率0K 称为控制灵敏度。
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。
图1.1 压控振荡器的控制特性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。
压控振荡器（VCO）是一种振荡频率随外加控制电压变化的振荡器，是频率产生源的关键部件。
频率产生源是大多数电子系统必不可少的组成部分，更是无线通信系统的核心。
在许多现代通信系统中，VCO是可调信号源，用以实现锁相环（PLL）和其他频率合成源电路的快速频率调谐。
VCO已广泛用于手机、卫星通信终端、基站、雷达、导弹制导系统、军事通信系统、数字无线通信、光学多工器、光发射机和其他电子系统。
电压控制LC振荡器设计
电压控制LC振荡器设计摘要：近年来，随着无线通信技术的飞速发展，使市场对射频集成电路产生了巨大的需求。
在射频电路中，压控振荡器(VCO)占有非常重要的地位，它是锁相环、时钟恢复电路以及频率综合器的重要组成电路，所以设计高性能的压控振荡器对通信系统性能的提高具有十分重要的意义。
电压控制LC振荡器是如今使用非常广泛的一类电子器件，为电一光转换电路、移动式手持设备等提供了很好的解决方案。
本设计采用压控振荡芯片MC1648和变容二极管MV209，外接一个LC振荡回路构成变容二极管压控振荡电路，只要改变二极管两端的电压，即可改变MC1648的输出频率。
并且利用锁相环频率合成技术，采用大规模PLL芯片MC145152和其他芯片构成数字锁相环式频率合成器，另外利用MC145152的分频系数A、N值而改变输出频率，使输出频率稳定度进一步提高。
关键词： MV209；压控振荡器；锁相环；频率稳定Voltage-controlled LC oscillatorAbstract: In recent years, with wireless communication technology rapid development of the market for radio frequency integrated circuit produced a huge demand. In the RF circuit, the voltage-controlled oscillator (VCO) occupies a very important position, which is phase-locked loop, clock recovery circuit and the frequency of an important component of an integrated circuit device, so the design of high-performance voltage-controlled oscillator for communication system performance the improvement of great significance.The voltage-controlled LC oscillator is now using a very broad class of electronic devices for power conversion circuit for a light, mobile handheld devices provide a good solution. Design and use of VCO varactor chip MC1648 MV209, constitute an external LC oscillator circuit varactor VCO circuit, as long as the change in voltage across the diode, you can change the MC1648's output frequency. And the use of PLL frequency synthesizer technology, using large-scale MC145152 PLL chip and other chips form digital PLL frequency synthesizer, while the sub-frequencycoefficients using MC145152 A, N value and change the output frequency, the output frequency stability and further increased.Key words：MV209; voltage controlled oscillator; PLL; frequency stability AGC目录1引言 (3)1.1系统设计的目的 (3)1.2系统设计的意义 (4)1.3 研究范围及要达到的参数 (4)1.4本课题应解决的主要问题 (5)2系统设计要求和设计方案 (2)2.1系统设计的依据 (2)2.2系统设计的要求 (2)2.3系统的性能指标 (2)2.4系统的方案论证 (3)2.4.1电压控制LC振荡器的设计与比较 (3)2.4.2功率放大器的设计与比较 (4)2.4.3频率控制方式的设计与比较 (5)2.4.4 控制模块的设计方案与选择 (6)2.4.5稳幅电路的设计方案与选择 (6)3系统硬件设计 (7)4.1压控振荡器和稳幅电路的设计 (7)4.2锁相环式频率合成器的设计 (7)4.2.1鉴相器 (10)4.2.2压控振荡器 (11)4.2.3环路滤波器 (12)4.2.4锁相环（PLL）技术基本原理 (13)4.2.5PLL频率合成电路的设计 (15)4.3前置分频器 (18)4.4低通滤波器 (19)4.5单片机控制电路的设计 (20)4系统软件设计 (22)5.1程序设计 (22)5.1.1设定A、N值，以得到需要的输出频率 (23)5.2系统的仿真 (26)5系统调试 (27)6结束语 (28)参考文献 (29)附录 (30)附录1：元器件清单 (30)附录2：电路原理图 (31)附录3：程序 (35)谢辞 (36)1.引言振荡器用于产生一定频率和幅度的信号，它不需要外加输入信号的控制，就能自动的将直流电流转换为所需的交流能量输出。
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。
电压控制LC振荡器
摘要本电压控制LC振荡器系统包括压控振荡器、数字锁相环，单片机嵌入式系统。
本系统的压控振荡器部分采用了压控振荡器芯片MC1648和变容二极管MV209，外接一个LC振荡回路构成变容二极管压控振荡器,频率调节范围宽，在输入电压从0.5V变化到8V时，输出频率可以从15MHz变化到35MHz，且能保持良好的线性度，振荡环路加入了防振措施，高次谐波能得到很好的抑制，输出的正弦波波形良好，纯度高，失真低，幅度高且稳定。
由于采用单片机控制数字锁相技术及锁相环式频率合成器(MC145152)，使VCO的频率稳定度和精度极高，步进值可以在1KHz到1MHz内任意设置（最小为1KHz），为了实际使用方便和考虑到题目要求，本设计的步进值置为100KHz。
本系统使用单片机控制，从操作的灵活性和可靠性方面考虑，仅置了四个按键，省去了繁杂的程序调试，也不用担心程序会跑死。
关键词：压控振荡器，数字锁相环，单片机，MC1648,MC14515ABSTRACTThis voltage control LC oscillator system package is drawn together and is pressed accuse voltage control oscillator and digital PLL , single chip microcomputer Embedded system . the accuse oscillator VCO of this system has partly used that the pressure controls the oscillator chip MC1648 and becomes the appearance diode to meet outside the MV209, vibration of LC return circuit to form to become the appearance diode pressure to control the oscillator , the frequency setting range width , when input voltage changes to 8V from 0.5V , the export frequency can change to 35MHz, from 15MHz and can keep good the degree of linearity , the vibration cycle has been joined antihunts the measure , and High More inferior harmonic can get the restraining of very good , the sine wave waveform of export good , purity high , it is low to lack fidelity , range Gao Qie stable . owing to uses single chip microcomputer control figure phase lock technique and PLL type frequency synthesizer ( MC145152 ) , making that the frequency degree of stability and precision of the VCO is extremely high ,bu Jinzhi can be in the wanton installation of 1KHz to the 1MHz ( minimal is 1KHz ) , and for real uses conveniently and think over the title requirement that bu Jinzhi's set of this design is for 100KHz . this system is used the single chip microcomputer and is controlled , and thinks over flexibility and the reliability from operates , and has only placed four keys , and has left out miscellaneous program debug , and also need not worry that the program can run extremely .Key Words：VCO, digital PLL, MUC, MC1648,MC145152目录摘要 (I)ABSTRACT....................................................................................... П绪论.. (1)第1章系统设计 (2)1.1 引言 (2)1.1.1 设计要求 (2)1.2 总体设计方案 (2)1.2.1 设计思路 (2)1.2.2 电压控制LC振荡器（VCO）设计方案论证与选择 (3)1.2.3 频率控制方式的设计方案论证与选择 (3)1.2.4 频率合成器的设计方案论证与选择 (4)1.2.5 控制模块的设计方案论证与选择 (5)1.2.6 稳幅电路的设计方案论证与选择 (6)1.2.7 电源方案论证与选择 (6)1.3 系统组成 (6)第2章单元电路设计 (8)2.1 压控振荡器和稳幅电路的设计..................................................... . (8)2.2 锁相环式频率合成器的设计........................................................ (11)2.2.1 锁相环（PLL）技术的基本原理 (11)2.2.2 锁相环路的数学模型 (13)2.2.3PLL频率合成电路的设计 (16)2.3 前置分频器...................................................... (19)2.4 低通滤波器 (22)2.5 频率的计算 (23)2.6 单片机控制电路 (24)2.7 电源电路设计 (25)第3章软件设计 (26)3.1 MC145152的控制和显示部分的程序设计 (26)第4章系统的性能指标 (28)4.1概论 (28)4.2 系统性能指标 (28)4.2.1 频率稳定 (28)4.2.2 振幅稳定 (29)4.3 频率合成器 (29)4.4 集成锁相环路 (31)结论/展望 (33)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (37)绪论在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有能在没有激励信号的情况下产生周期性振荡信号的电子电路。
2.4G压控振荡器的原理
压控振荡器一、实验目的1．掌握压控振荡器工作原理及各项性能指标的意义。
2．掌握压控振荡器的测量方法，特别是频率/电压特性的测量及频率/电压斜率计算。
3．学习压控振荡器设计，熟悉其电路结构。
4．掌握微波频谱仪及频率扩展器的使用。
二、实验原理压控振荡器模块在RZ 9905-R 微波接收实验系统箱内，电路如图3-1所示，它由12T T 、两只晶体三极管及变容二极管3T 等电路组成，13T T 、及周围电路组成频率可变的电容反馈三点式振荡器（又称考必兹振荡器），其等效电路如图3-2所示。
回路电容ec eb C C 、为晶图3-1 压控振荡器图体管极间电容，13b L C T 、、串联后构成回路电感。
b L 为晶体管基极引线电感，约为10nH 。
变容二极管3T 的作用是，当外加控制电压经电阻1R 加到它上面，变容管3T 的等效电容随外加电压变化而攺变，因此图3—2所示电路中振荡回路的自然谐振频率随之改变。
从而，当外加控制电压变化时，能攺变压控振荡器的振荡频率。
该压控振荡器的频率约为2.2-2.5GHz ，由于振荡频率高，晶体管的极间电容、引线电感等参数对振荡频率及工作状态都有很大影响，因此，微波模块对元件、布线、工艺、焊接等的要求非常高。
图3-2 压控振荡器等效电路图3-1中，2T 及周围电路为压控振荡器的放大输出级。
567R R R 、、构成 型衰减器，它使压控振荡器和放大输出级隔离，有利于提高压控振荡器的频率稳定度。
12345L L L L L 、、、、为高频扼流圈，它们的作用是为两晶体三极管各极提供合适的直流电压。
本模块供电电压为12伏，压控振荡信号从6C 输出，其电平约为0dbm 。
为了在线测量，压控振荡信号经衰减器送至压控振荡器输出测量接头，电平约为-10dbm 。
三、实验仪器1. 压控振荡器模块2．AT5011频谱仪3 AT5000F2频率扩展器四、实验内容1. 观察压控振荡器输出信号频谱；2. 测量压控振荡器输出频率可调范围；3. 测量压控振荡器的输出频率为2.4GHz 时信号功率和对应的压控电压；4. 测量压控振荡器输出频率/电压、功率/电压控制特性；5．观察压控振荡器结构。
压控振荡电路的设计
压控振荡电路的设计1.设计原理常见的压控元件包括钽电容器、硅压控振荡器（VCXO）、锁相环（PLL）和表面声波器件等。
本文主要介绍基于VCXO的压控振荡电路设计。
2.关键部件(1)压控振荡器（VCXO）：VCXO是压控振荡电路的核心部件，其工作原理基于石英晶体的压电效应。
当施加电压时，晶体的弹性常数发生变化，从而改变共振频率。
(2)控制电路：控制电路用于产生一个电压信号，以控制VCXO的频率。
控制电路可以使用电位器、电流源等元件，通过改变电压或电流的大小来控制振荡器的频率。
3.设计过程(1)确定设计参数：首先要确定所需的振荡频率范围和精度，以及控制电压的范围。
这些参数将决定VCXO的选择和其他电路元件的选取。
(2)选择VCXO：根据设计参数，选择合适的VCXO，包括共振频率范围、稳定性、工作电压等。
(3)设计控制电路：根据所选VCXO的控制电压范围和控制方法，设计相应的控制电路。
电控振荡电路常用的控制电路包括放大器、反相器等。
(4)仿真和调试：使用电路仿真软件对整个电路进行仿真，检查振荡频率和控制电压的响应曲线是否满足设计要求。
如果不满足，需要对电路进行调试和优化。
(5)布板和制作：根据电路设计图进行布板设计，然后制作PCB板。
同时，根据实际情况进行元件选取和布局。
(6)调试和测试：完成PCB制作后，对电路进行调试和测试。
检查振荡频率和控制电压是否与仿真结果一致，并进行必要的参数调整。
(7)优化和改进：根据测试结果，对电路进行优化和改进，以提高振荡频率的稳定性和控制精度。
综上所述，设计压控振荡电路需要考虑电路参数、选择合适的VCXO、设计控制电路、进行仿真和调试、布板和制作、调试和测试，以及优化和改进。
在实际设计中，还需要考虑电路的稳定性、噪声干扰等因素，并结合具体应用场景进行综合考虑和处理。
设计一个稳定和可靠的压控振荡电路需要充分的理论知识和实践经验，并进行反复测试和修改，确保其性能符合设计要求。
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压控振荡器
指输出频率与输⼊入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO)，频率是输⼊入信号电压的函数的振荡器VCO，振
荡器的⼯工作状态或振荡回路的元件参数受输⼊入控制电压的控制，就可构成⼀一个压控振荡器。
voltage-controlled oscillator
LC压控振荡器、RC压控振荡器
1.
简介
压控振荡器的控制特性
其特性⽤用输出⾓角频率ω0与输⼊入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表⽰示。图中,uc为零时的⾓角频率ω0,0称为
⾃自由振荡⾓角频率；曲线在ω0,0处的斜率K0称为控制灵敏度。在通信或测量仪器中，输⼊入控制电压是欲传输
或欲测量的信号（调制信号）。⼈人们通常把压控振荡器称为调频器，⽤用以产⽣生调频信号。在⾃自动频率控制
环路和锁相环环路中，输⼊入控制电压是误差信号电压，压控振荡器是环路中的⼀一个受控部件。
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主要
有：频率稳定度好、控制灵敏度⾼高、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高，但调频范围窄；RC压控振荡器的频率稳定度低⽽而调频范围宽，LC压控振荡器居⼆二
者之间。
LC压控型
在任何⼀一种LC振荡器中，将压控可变电抗元件插⼊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，后来⼤大都使⽤用变容⼆二极管。图 2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、Cv为回路电容,Cv为变容⼆二极管反向偏置时呈现出的容量;C1、C2通常⽐比Cv
⼤大得多。当输⼊入控制电压uc改变时，Cv随之变化，因⽽而改变振荡频率。这种压控振荡器的输出频率与输⼊入
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⼆二极管的电容量；φ 是变容⼆二极管的结电压；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 在单⽚片集成电路中常⽤用RC压控多谐振荡器（⻅见调频器）。
LC压控多谐振荡器
晶体压控
在⽤用⽯石英晶体稳频的振荡器中，把变容⼆二极管和⽯石英晶体相串接，就可形成晶体压控振荡器。为了扩⼤大调
频范围，⽯石英晶体可⽤用AT切割和取⽤用其基频率的⽯石英晶体，在电路上还可采⽤用展宽调频范围的变换⺴⽹网络。
在微波频段，⽤用反射极电压控制频率的反射速调管振荡器和⽤用阳极电压控制频率的磁控管振荡器等也都属
于压控振荡器的性质。压控振荡器的应⽤用范围很⼲⼴广。集成化是重要的发展⽅方向。⽯石英晶体压控振荡器中频
率稳定度和调频范围之间的⽭矛盾也有待于解决。随着深空通信的发展，将需要内部噪声电平极低的压控振
荡器。
VCO的实际应⽤用电路
某彩⾊色电视接收机VHF调谐器中第6-12频段的本振电路如图所⽰示电路中，控制电压VC为0.5-30V，改变这
个电压，就使变容管的结电容发⽣生变化，从⽽而获得频率的变化。由图(3)可⻅见，这是⼀一典型的⻄西勒振荡电
路，振荡管呈共集电极组态，振荡频率约为170-220MHz ，这种通过改变直流电压来实现频率调节的⽅方
法，通常称为电调谐，与机械调谐相⽐比它有很⼤大的优越性。
压控振荡器的性能指标
1.中⼼心频率
是指频率调节范围的中间值，即振荡器频率的最⼤大值和最⼩小值的中间值，中⼼心频率的⼤大⼩小取决于振荡器的
结构和元器件参数，⽽而且还随着⼯工艺和温度相应改变;随着科学技术的不断发展和产品性能的调⾼高，现如今
CMOS压控振荡器的中⼼心频率能够达到10GHz。
2.调谐范围
是指调节输出频率的变化范围，即振荡器的最⼤大调谐频率和最⼩小调谐频率的差值
压控振荡器要有⾜足够⼤大的调谐范围才能满⾜足输出频率达到所需要的值。
3.调谐增益
即压控振荡器的灵敏度，是指单位的输⼊入电压与输出频率的变化，⼀一般⽤用Kv表⽰示，单位是Hz/V，在实际应
⽤用上讲，压控器的灵敏度越⾼高，噪声响应在控制线路上越强，结果干扰输出频率就越⼤大，就会使压控振荡
器的噪声性能降低。所以需要寻找VCO的增益和噪声性能的平衡。
4.输出振幅
即VCO输出频谱的峰值。通过优化相位噪声，就要尽可能的加⼤大输出电压时的幅值，从⽽而会使压控增益
降低。不断减少，要提⾼高输出的幅值尤其重要伴随着CMOS⼯工艺的不断发展，输⼊入电压不断减少，要提⾼高
输出的幅值尤其重要。
5.调谐线性度
就是指压控增益
，理想的压控振荡器其是常数，实际⼯工作中压控振荡器的表现是⾮非线性的，要想在整个调谐范围内使
。为常数，尽量使其在调谐范围内变化最⼩小。
6.相位噪声
振荡器进⼊入稳定状态时，电路中的噪声干扰电路⼯工作，这就是相位噪声。单位是dBc/Hz.
7.功耗
在⼯工作中，电路中的噪声、降低功耗是CMOS压控振荡器主要的研究⽅方向，振荡器的功耗与⼯工作的频率、
输⼊入的电压及输出的频率⼤大⼩小等有密切联系。⺫⽬目前振荡器功耗能达到⼀一到⼏几⼗十mW。
8.其他性能指标
输出频率的频谱密度，由于噪声等其他影响，输出的波形并不是理想波形，为了尽量使其达到理想波形，
设计电路时要抑制谐波的存在;电源与共模抑制，电源噪声对压控振荡器影响也较⼤大，为了达到较好的共模
抑制，在设计时要视情况采取差动线路或其他线路。[1]
实际应⽤用
压控振荡器常被⽤用在：
1、讯号产⽣生器。
2、电⼦子⾳音乐中⽤用来制造变调。
3、锁相回路。
4、通讯设备中的频率合成器。
作⽤用
利⽤用压控振荡器来控制频率
⾼高频压控振荡器的电压控制频率部份, 通常是⽤用变容⼆二极管C 与电感 L, 所接成的 LC 谐振电路。提⾼高变容
⼆二极管的逆向偏压, ⼆二极管内的空泛区会加⼤大, 两导体⾯面之距离⼀一变⻓长, 电容就降低了, 此 LC 电路的谐振频
率, 就会被提⾼高. 反之, 降低逆向偏压时, ⼆二极管内的电容变⼤大, 频率就会降低.
⽽而低频压控振荡器则依照不同频率⽽而选择不同的⽅方法，例如以改变对电容的充电速率为⼿手段来得到⼀一个电
压控制的电流源。参⻅见波型产⽣生器。
电压控制的晶振器
⼀一个“压控⽯石英振荡器（voltage-controlled crystal oscillator, VCXO）”通常被使⽤用在下列场合：当频率
需要在⼩小范围内的调整时、当正确的频率或相位对于振荡器⽽而⾔言是⼗十分重要时、利⽤用不同电压来当作控制
源的振荡器、⽤用来分散在某个频率范围内的干扰使该频段不受到太⼤大的影响。压控⽯石英振荡器的典型频率
变化在数⼗十个 ppm 之间，这是因为⾼高品质系数（Quality Factor, or Q Factor）的⽯石英振荡器只会产⽣生少
量的频率范围位移。
当射频电路发射（transmitter）电波时会有热量产⽣生⽽而发⽣生频率漂移，⽽而使得“温度补偿压控⽯石英振荡
（temperature-compensated VCXO, TCVCXO)”被⼲⼴广泛的使⽤用，因为 TCVCXO 不会受到温度的影响⽽而
改变其压电特性。[2]