电压控制LC振荡器word版
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。
电压控制LC振荡器
A题电压控制LC振荡器论文摘要本系统以89C51最小系统为控制核心，由键控显示、时钟、频率合成、功率放大、自动增益控制、电压峰值检测、频率步进与测量等功能模块组成，其中由单片机控制的全集成化锁相环频率合成器为其核心。
系统实现了频率的产生、测量，输出电压峰值的测量，频率步进的变化，功率输出等各种功能。
特色在于：频率输出的控制上有自动扫频、加减步进选频、直接按键选频及步进可选等功能；输出信号峰值、频率等参数的液晶实时显示；相应集成芯片的使用使电路结构简单明了。
指导老师：杜溪水小组成员：陈妤姗吴丽丽翁亚滨一、方案设计与论证1、LC振荡器的制作方法：方案一：采用常规的电容、电感与分立元件组成振荡器。
它是经典的方法，电路成熟，材料容易采购，也容易制作成功，频率范围也容易实现，甚至它的频率调整可以是连续的。
但它最大的缺点是它的频率稳定度最高也只能达到10-3。
它随温度、时间的变化而变化，未能达到高稳定度的要求。
方案二：一般的频率合成技术采用频率合成器，由手动控制。
它的稳定度提高了，可达到10-5，单纯硬件就可实现，更容易捕捉。
但调整频率，其操作比较麻烦，如再要显示频率，峰值等参数，电路更加复杂。
方案三：采用单片机控制的全集成化的设计。
它增加了单片机程序设计的工作量，调试复杂。
但是它只要再键盘上操作就可输出所需的频率，并直接测量其频率、峰值步进和间距等，使系统的性能有很大的提高。
全集化的设计，大大提高了系统的可靠性、稳定性，如配置温度补偿的晶体振荡器，可使输出频率的稳定性提高到10-6以上。
综合考虑制作要求及实际情况，本系统采用方案三。
2、锁相频率合成模块为了提高LC振荡器输出频率的稳定性，电路采用PLL频率合成技术。
其基本组成如图1：图1（1）集成锁相环频合器的选择方案一：采用串行输入频合器（如MB1504，MC145162），内含参考振荡器、参考分频器、相位检测器、可编程÷N计数器及接收串行输入数据所必需的移位寄存器和锁存电路，其优点是工作频率高，占用单片机的外围接口不多，为实现单片机的其它控制节省了硬件资源。
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。
7.2.1电压控制LC振荡器
7.2设计与总结报告示例设计与总结报告示例给出在2003年电子设计竞赛中的3个设计总结报告：电压控制LC 振荡器（A题）设计与总结报告，低频数字式相位测量仪（C题）设计与总结报告，简易智能电动车（E题）设计与总结报告。
在竞赛中以上3个设计总结报告都获得了较好的评分，作为实例，抛砖引玉，仅作为参考。
7.2.1电压控制LC振荡器（A题）设计与总结报告示例（以下是一个实际的电压控制LC振荡器（A题）设计与总结报告）电压控制LC振荡器（A题）摘要：本设计基于数字频率合成技术，采用FPGA完成电压控制LC振荡器的控制。
采用锁相环式频率合成器技术，由FPGA实现对PLL频率合成器的控制。
可自动改变频率，步进达1KHz；可实时测量压控振荡器输出频率、输出电压峰-峰值，并用液晶显示器显示；在输出负载为容性阻抗时，用一串联谐振回路提高其输出功率；采用了交流电压负反馈和AGC电路来稳定输出电压；末级功放选用三极管3DA5109，使其工作在丙类放大状态，提高了放大器的效率。
同时系统还实现了频率扩展、自制音源、立体声编码等实用性功能。
程序设计采用超高速硬件描述语言VHDL,在Xilinx公司的SpartanⅡ系列的XC2S2005PQ-208芯片上编程实现，经测试，整机功能齐全，输出正弦波波形比较稳定，没有明显失真；输出频率稳定度达到10-3；输出功率≥20mW；输出电压可稳定在1V±0.1V。
关键词：压控振荡器数字频率合成FPGAV oltage Controlled LC OscillatorAbstract：The system adopting FPGA to design the VCO is based on the digital frequency synthesize technical.The digital PLL principle is used and the control of the core chip MC145152is accomplished by FPGA.It can automatically change and measure the frequency of VCO with a step of1kHz and Vp-p and display it by LCD.Meantime it realizes the functions of expanding the frequency,designing the homemade sound barrier, stereo coding etc,which make the precept better and more practical.The design isprogrammed with VHDL and realized in the chip of XC2005PQ-208Xilinx series.It is proved to be well functioning,the output frequency is stable and the power of it is over 20mW,and the capability indexes are also good after testing.Keywords：VCO digital frequency synthesize FPGA（注意：以上内容在实际论文中为一页）目录1.系统设计 (x)1.1总体设计方案 (x)1.1.1设计要求 (x)1.1.2设计思路 (x)1.1.3方案论证与比较 (x)1.1.4系统组成 (x)2.单元电路设计 (x)2.1压控振荡器的设计 (x)2.2锁相环路的设计 (x)2.2.1PLL频率合成电路设计 (x)2.2.2前置分频器 (x)2.2.3低通滤波器 (x)2.2.4电源电路 (x)2.3功率放大电路的设计 (x)2.4峰-峰值测量电路的设计 (x)2.5立体声编码器的设计 (x)2.6频率的计算 (x)3.软件设计 (x)3.1MC145152的控制和显示部分的设计 (x)3.2测频计的设计 (x)3.3ADC0809控制部分的设计 (x)3.4液晶显示驱动的设计 (x)4.系统测试 (x)4.1测试使用的仪器 (x)4.2指标测试和测试结果 (x)4.2.1输出频率范围和稳定度的测试 (x)4.2.2电压峰-峰值的测试 (x)4.2.3输出功率的测试 (x)5.结束语 (x)参考文献 (x)附录 (x)附录1、元器件明细表 (x)附录2：程序清单 (x)注意1：目录中的页码根据实际论文的页码编写，此处全部用x表示。
用电压控制频率的LC振荡电路
用电压控制频率的LC振荡电路
用电压控制频率的LC振荡电路要改变ＬＣ振荡电路之振荡频率的方法时，可以改变线圈或者电容器的数值，若将此电容器以变容二极体取代的话，以电压值改变容量就可以使振荡频率产生变化。
这样的结构称为ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）电路，由於采用容量变化量较大的变容二极体，所以能组成振荡频率变化量宽广之振荡电路。
●ＶＣＯ电路（１）
图２３－１之电路系柯尔必兹振荡电路，二个可变电容器以变容二极体取代之，变容二极体１ＳＶ１００（东芝）系ＡＭ调谐用之元件，容量变化范围由２０ＰＦ～４００ＰＦ，因此，容量的变化比为Ｃmax／Ｃmin＝２０，振荡频率的变化范围就可以制作得很宽广，但是变容二极体是半导体元件，所以在特性上会有些误差，故在使用之前要别特性相似之变容二极体。
至於线圈则使用１０Ｋ型之线圈基座，在一次侧绕６圈，二次侧绕二圈，在共振电路上接阻尼（Damping）电阻是要使振荡频率变化时，输出电平的变化不要太大。
此电路之变容二极体上的控制电压在０～１２Ｖ间变化时，振荡频率大约在
１０ＭＨｚ～７０ＭＨｚ间变化，但是加於变容二极体上的控制电压降低时，振荡电平就会急骤的下降，因此，实用振荡范围在２０～７０ＭＨｚ左右。
当ＯＵＴ端子接上４７０Ω之电阻时，於４０ＭＨｚ，振荡频率的电平大约有
３００ｍＶ，电平的变动於２０～７０ＭＨｚ之间都在－６ｄＢ之范围内。
图２３－２是ＦＭ调谐器（Tuner）的本地振荡电路，此电路系柯尔必兹电路的变形电路，称为克拉普（Clapp）电路，至於改变频率的元件则使用背向变容二极体（PairDiode Varicap）１ＳＶ５５，系以直流电压控制容量。
由於。
LC振荡器调试经验.doc
LC振荡器调试经验一锁相环调试本设计使用的MC145152是MOTOROLA公司生产的大规模集成电路，它是一块采用半行码输入方式置定、由14根并行输入数据编程的双模CMOS大规模锁相环频率合成器，其内部组成框图如图2.5所示。
我们采用MC145152加MC12022、MC1648、环路滤波器构成锁相环。
具体电路见附录。
现从锁相环的第一部分—压控振荡部分MC1648讲起：压控振荡器采用芯片MC1648，变容二极管MV209及电感和少量阻容元件构成，如图1.2方案二压控振荡电路所示。
在10、12角加外围LC槽路。
这部分的调试是整个锁相环的关键—因为它是锁相环的核心源。
我个人认为在进行调试时首先要把MC1648的芯片手册认真的从头到尾全部阅读一遍，弄清具体的每个管脚到底是什么功能，该怎么用。
在具体的电容，电感值的确定上，我个人认为（仅供参考）不要相信任何资料，也不要相信理论计算，一定要真正的作出来（用频谱仪或频率计看到）才行。
具体调试时，可以先粗略的计算一下，确定电感、电容的大概值；然后通过稳压直流电源外加一个控制电压，在MC1648的3脚观察其频率范围及相应的控制电压范围，建立一个压控灵敏度曲线图纵轴为频率范围，横轴为控制电压范围。
具体调试时要根据题目中要求的频率范围，确定控制电压的范围。
这条压控灵敏度线一定要近似为一条直线，如果不是，有可能最后因为局部频率变化过快而造成有的频点锁不住。
电感的值一般确定好后就不再动了，可以通过反复调整C1的值使频率范围覆盖题目要求。
还有一点，在MC1648的3脚观察频率范围时，一定要串联一个几P（6.8P）的小电容，防止1648 带不起负载，连接线一定要用50欧的同轴电缆线。
2 MC12022的调试这部分是比较简单的，可以现在通用板上单独做出来。
用信号源在1脚输入信号，在4脚用频率计观察其分频后的频率。
看其是不是达到了预定的分频比，一般情况下，这部分按照所选用的分频芯片的典型电路连接后都可以成功。
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。
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。
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2
电压控制LC振荡器A61作者：周利丁小峰杨霄（海军航空工程学院）赛前辅导教员：蔡新举刘华章文稿整理辅导教员：张静摘要本系统主要由单片机（C801F005）、LCD显示、RS232输入输出模块、锁相环集成模块(MB1511)、基准频率振荡器、低通滤波器、幅度检波器，可变分频器等组成。
采用锁相环压控LC振荡输出信号，通过单片机控制MB1511和可变分频器可以实现一定范围內的频率输出。
该系统频率范围宽、稳定度和精确度高、设备简易、操作方便。
一．方案论证与比较1．频率合成法的选择方案一：直接频率合成法，这种方法是利用分频，倍频，混频，滤波等方法直接对频率进行加，减，乘，除的四则运算，以得到所需的大量离散频率。
这种合成器的设计简单，工作可靠，频率转换快，且具有低相位噪声以及最高工作频率，但需要大量的分频器和滤波器，造成体积大，难集成化，一般不用。
方案二：间接频率合成法，即采用锁相环路合成法，将VCO的输出频率锁定在所需的频率上。
这种方法具有很好的窄带跟踪特性，可以方便的选择所需频率，抑制杂散分量，并且它不需要分频组件，有利于集成化和小型化，而且其输出频带，频率步进，频率稳定度等指标可以达到更高水平。
综上考虑，选择锁相环路频率合成器。
2．压控LC振荡器控制信号的实现：方案一：采用普通电压源，通过滑动变阻器改变LC振荡器的输入电压来实现对LC输出频率的控制，这种方案可以实现较小的频率间隔，但实际操作比较困难，且误差较大、稳定度很低。
方案二：采用VCO,函数发生器，如ICL8038。
它通过改变外加控制电压，改变芯片內的电容充电电流，从而可以输出一定频率的正弦波。
但是其输出的频率较低，而且频率的稳定度低，频率的步进难以控制。
方案三：采用锁相环路技术，利用锁相环，使振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需的频率上，从而产生稳定的VCO控制电压，这样大大提高了控制信号的稳定性，而且性能可靠、使用方便以及多功能等优点。
因此，我们采用这种方案。
LC振荡器调试经验.doc
LC振荡器调试经验一锁相环调试本设计使用的MC145152是MOTOROLA公司生产的大规模集成电路，它是一块采用半行码输入方式置定、由14根并行输入数据编程的双模CMOS大规模锁相环频率合成器，其内部组成框图如图2.5所示。
我们采用MC145152加MC12022、MC1648、环路滤波器构成锁相环。
具体电路见附录。
现从锁相环的第一部分—压控振荡部分MC1648讲起：压控振荡器采用芯片MC1648，变容二极管MV209及电感和少量阻容元件构成，如图1.2方案二压控振荡电路所示。
在10、12角加外围LC槽路。
这部分的调试是整个锁相环的关键—因为它是锁相环的核心源。
我个人认为在进行调试时首先要把MC1648的芯片手册认真的从头到尾全部阅读一遍，弄清具体的每个管脚到底是什么功能，该怎么用。
在具体的电容，电感值的确定上，我个人认为（仅供参考）不要相信任何资料，也不要相信理论计算，一定要真正的作出来（用频谱仪或频率计看到）才行。
具体调试时，可以先粗略的计算一下，确定电感、电容的大概值；然后通过稳压直流电源外加一个控制电压，在MC1648的3脚观察其频率范围及相应的控制电压范围，建立一个压控灵敏度曲线图纵轴为频率范围，横轴为控制电压范围。
具体调试时要根据题目中要求的频率范围，确定控制电压的范围。
这条压控灵敏度线一定要近似为一条直线，如果不是，有可能最后因为局部频率变化过快而造成有的频点锁不住。
电感的值一般确定好后就不再动了，可以通过反复调整C1的值使频率范围覆盖题目要求。
还有一点，在MC1648的3脚观察频率范围时，一定要串联一个几P（6.8P）的小电容，防止1648 带不起负载，连接线一定要用50欧的同轴电缆线。
2 MC12022的调试这部分是比较简单的，可以现在通用板上单独做出来。
用信号源在1脚输入信号，在4脚用频率计观察其分频后的频率。
看其是不是达到了预定的分频比，一般情况下，这部分按照所选用的分频芯片的典型电路连接后都可以成功。
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中北大学《电子线路》课程设计说明书学生姓名：吴董会学号： 04062403X35 学院：信息商务学院专业：通信工程专业题目：电压控制LC振荡器指导教师：辛洁职称: 助教鲁旭涛助教2007 年 1 月 25 日中北大学《电子线路》课程设计任务书 2006/2007 学年第一学期学院：信息商务学院专业：通信工程学生姓名：吴董会学号： 04062403X35 课程设计题目：电压控制LC振荡器起迄日期： 1 月 15 日～ 1 月 26 日课程设计地点：通信工程专业实验室指导教师：辛洁鲁旭涛系主任：赵冬娥下达任务书日期: 2007 年 1 月15 日课程设计任务书课程设计任务书目录1 引言： (1)2 设计任务及要求： (1)3 LC压控振荡器电路的原理及选择： (1)4 系统简介： (4)4.1 系统组成： (4)4.2 系统工作过程简介： (5)5 压控LC振荡器电路设计（vco电路）： (6)6 峰值检测电路： (6)7 高频功率放大电路的设计： (7)8 测试方法与测试数据： (8)8.1测试仪器： (8)8.2测试指标： (8)8.3数据的测量及计算： (8)9 心得体会： (9)10 参考文献：.......................................................... (10)1.引言随着人们生活水平的不断提高和电子科技的飞速发展，特别是近年来物质生活水平的提高，人们相互之间交往所利用的通信手段也越来越多，人们不断追求生活方式的多样化和个性化；电子科学的发展尤其是无线通信的快速发展给人们工作和生活注入了新的色彩；人们可以随心所欲地享受着无线通信工具所带来的乐趣。
实验和课程设计都是电子技术基础课程中重要的实践性环节，对培养学生理论联系实际的能力起重要作用。
本次课程设计的宗旨是：教学基本要求，结合目前学校课程设计的实际需求。
便宜学生做答，有利于学生的能力培养。
LC振器是高频中的中要部分，这个设计有利于让学生更好的巩固知识，对LC振荡器有更好的了解。
2. 设计及要求名称：电压控制LC振荡器要求：振荡器输出为正旋波，波形无鸣谢失真输出频率范围：15MHZ~35MHZ。
输出频率稳定度：优于0.01输出电压峰值：Vpp=1V+0.1V实时测量并显示振荡器输出电压峰值，精度优于10%。
可实现输出频率步进，步进间隔1MHZ+100MHZ。
3. LC振荡器电路的原理及选择正弦波振荡器按工作原理可分为反馈式振荡器与负阻式振荡器两大类。
反馈式三端LC振荡器比较常用的电路形式又可以分为两大类：电感反馈式三端振荡器与电容反馈式三端振荡器。
电感反馈振荡电路容易起振，但电感反馈支路为感性支路，对高次谐波呈现高阻抗，故对回路中的高次谐波反馈较强，波形失真较大；另外，由于两个电感元件上的分布电容并联于电感元件的两端，工作频率越高，分布电容的影响也愈严重，这就使得电感反馈式三端振荡电路的工作频率不能太高。
电容三端振荡器的优点是输出波形较好，该电路中的不稳定电容（分布电容，器件的结电容等）都是与该电路并联的，因此适当加大回路电容量，就可以减弱不稳定的分布电容对振荡频率的影响，提高了频率稳定度。
在这里，我们选择了电容三端振荡器。
电容三端振荡器交流等效电路如图1所示。
图1 电容三端振荡器交流等效电路此电路为西勒振荡器，该电路具有频率稳定度好，振荡频率较高，波段范围内幅度比较平稳等优点。
其中振荡频率由C3、C4和L决定，频率计算公式为：实际上为了能用电压控制频率，C4用变容二极管来代替。
（1）高频功率放大电路的选择：高频功率放大器要求能实现对30MHz选频放大，由于功率要求是20mW 且设计的VCO输出波形幅度高,我们只设置两级放大，一级为电压放大级，一级为功率输出级。
电压放大级采用普通的选频放大器，谐振于30MHz。
输出级有几种形式：1、直接放大，如图2（A）。
2、推挽式功率放大，如图2（B）。
3、开关功率放大，如图2 （C）。
图2 （A）直接放大图2 （B）推挽式功率放大图2（C）开关功率放大图2（A）直接放大型工作于丙类（高频功率放大器一般不工作在甲类或乙类），静态工作点较高，在没有信号输入时仍要消耗一定的功率，效率极低。
丙类放大器单管工作，其高次谐波丰富，尢其是在高次谐波中，二次谐波幅度较高。
对于选频功率放大器来说，高幅度的二次谐波吸收了一部分的功率，不利于基波的放大和效率的提高，所以此方案不予采用。
图2（B）用两只三极管接成推挽式功率放大器，这种电路也叫做D 类放大器，靠两只管子轮流导通完成正负半周的放大。
该电路静态电流可以置得很小或是完全截止，效率可以做得很高，按理论值，D类放大器的效率可达100%(在低频时)。
但是实际上，推挽功率放大器在开关转换的瞬间是存在着较大的导通电流，有一定的功耗，而且功耗随着开关频率的升高而不断地增大，这就使功放的频率上限受到限制了。
一般此种功率放大器用于较低频率的放大上,比如调幅广播的发射,而对于30MHz的频率,我们不采用.图2(C)是开关式功率放大器，也叫E类放大器,它和D类放大器一样管子是工作在开关状态。
在晶体三极管导通和断开瞬间,由于电感L2的作用,避免产生大的电压或电流,这就减小了器件的开关功耗,效率也得到了提高。
这种放大器的主要问题是,由于晶体管工作在开关状态,对于连续变化的正弦波 ,通过开关转换后,出来的是失真的断续的波形；电感L2一般较大，它的存在会降低放大器的速度，但是可以证明,通过在后面搭接适当的LC滤波和匹配网络，可以还原出原始的正弦波信号，也可以使它的瞬态响应达到最隹。
放大30MHz的信号丝毫没有问题。
经过考虑，我们采用了这种开关型功率放大器.（2）频率控制方式的选择。
设计要求振荡器的频率要用电压来控制，可以采用变容二极管代替振荡回路中的振荡电容，通过改变加在变容二极管两端的反向偏压来改变管子的结电容，从而改变电路的振荡频率。
只要我们能控制VCO的输入电压，就可以控制振荡器的振荡频率。
我们有以下几种控制方案。
方案一：利用电位器分压电路。
通过改变电位器的分压比来改变变容管的反向偏压，从而改变振荡器的振荡频率。
该电路的优点是电路结构简单，容易制作。
但是电位器很难实现对频率的精确控制，且电位器容易磨损，噪声大，受温度的影响也大。
方案二：利用DAC芯片输出控制电压。
通过单片机输出数据经D/A 器件转换成模拟电压控制振荡器的频率。
此电路控制的振荡器频率值的步进精度取决于D/A器件的转换精度。
该电路的结构也比较简单，频率调节是数码控制，可以大大减小噪声。
但是本设计的压控振荡器是用分立元件做成，并不是理想中的压控振荡器，由于存在温度漂移，晶体管直流电位会随温度发生移动，输出频率也就随着发生变化，在固定的VCO 输入电压上，输出频率值是有一定的波动的，使得从DAC输出的数据与实际输出的频率不能一一对应。
DAC的调节作用要经过单片机的运算处理，这样就有一个延时的过程，导致频率的自动调整滞后，所以此方案不予采用。
4. 系统简介4.1 系统组成本系统主要由单片机控制系统、数字锁相环路、功率放大电路、峰值检测电路等电路构成，系统框图如图3所示图3 系统框图4.2系统工作过程简介：图中PD部分集成了R分频器和N分频器，R和N均受单片机控制。
基准频率是4.096MHz，为了达到步长100KHz的步进值，我们选取R=2048，得到步长Δf=2KHz，那么，只要N每增加50，就能得到100KHz 的步进值。
25MHz的频率对应的N值为12500，35MHz的频率对应的N值为 17500，15MHz的频率对应的N值为7500，我们设置的开机频率为25MHz，以后只要按开关S1，N值就增加50，也就会使输出频率增加100KHz，按S2可使频率变低。
从VCO出来的调频信号通过分频器加到单片机的计数器进行计数器，用于测量VCO的频率。
在这里，单片机系统实际上作为第二级PLL环路。
它把测量到的VCO频率值和预定的频率值比较，得出的差值再加到N的值上以进一步使频率改变，直到测量的频率和预定的频率值相等，这样更使输出的频率精度更高更稳定。
峰值检测电路包括峰值检波哭和A/D转换器，峰值检波器把高频率信号转换成直流电平送入A/D转换器转成数字量，再送到LED显示。
功率放大器负责放大30MHz信号以满足要求。
5．压控LC振荡器电路设计（vco电路）如前所述，主振电路采用西勒振荡电路，其交流等效电路如图1所示。
完整的振荡电路如图4所示图4 压控LC振荡器VCO电路变容二极管D1工作时需要一定的直流反向偏压，在图4中加入C4，避免了电感L2对D1的直流短路作用。
为了加强振荡器驱动负载的能力，减弱后级电路对主振回路的干扰，在振荡回路的输出端加入一级射级跟随器。
本电路的电压输入要求是1V到8V，变容管的参数是30PF—430PF，按图中电路参数算，该振荡器输出频率可从14MHz变化到39MHz，完全可以满足题目的要求。
6. 峰值检测电路VCO的输出信号经峰值检波电路之后转换成直流电平，通过ADC0809进行模数转换，送入单片机图5 峰值检测电路7、高频功率放大电路的设计由于要求输出的有效功率大于等于20mW，为了兼顾功率放大器的输出功率Po和效率η，采用E类开关型功率放大器（见图6），电路分两级，前级主要进行电压放大兼起选频作用，后级开关管用高频管C535或9018均可，后面接入LC网络起到选项频和阻抗匹配的作用。
同时，为了适应不同的负载，功率输出部分采用双端输出形式：一端为直接输出见图10的A端，用于接纯电阻负载。
另一种是感性输出见图10的B 端，用于接容性负载。
图6 30MHz功率放大器8．测试方法与测试数据8.1、测试仪器TDS2002型数字示波器.3515A型数字频率计.+5V、+12V稳压直流电源.高频数字毫伏表.8.2、测试指标（1）VCO输出频率范围的测量用电位器构成分压电路，调整变容二极管两端的反向偏压，测得在输出波形没有明显失真的情况下,振荡频率跟随输入反向电压变化的情况如下表所示：变容管反向8 7 6 5 4 3 2 1 0.5 偏压（V）振荡器输出39.79 38.49 35.74 29.78 24.4 20.74 17.59 16.79 14.9 频率（MHz）可见压控主振级振荡输出信号频率范围足够宽（2）.输出电压峰峰值的测量用TDS2002型数字示波器直接检测振荡器输出信号的峰峰值得1.14V.（3）.输出频率步进的测量从按键到系统稳定，单步调节间隔为100kHz。
（4）.接锁相环时VCO输出频率范围的测量通上电源复位，锁相环预置值为25MHz按S2减小频率，最小可以小到17.12MHz按S1增加频率,? 最大可以增到40.23MHz由结果知道频带上移了。