VCO压控振荡器实验报告
实验一 压控振荡器VCO的设计
噪声分析也是振荡器设计的一个重要的方面。 设计过程中必须明确要计算哪些噪声，并合理 设置好噪声频率间隔。 在电路中加入滤波器是为了增加频率的隔离度， 但是此滤波器对于后来生成的压控曲线影响很 大。不去掉滤波器而直接仿真得到的曲线并不 是线性的，原因是滤波器的通带比压控的频率 范围小，而去掉滤波器后生成的压控曲线的线 性度很好，符合VCO的设计要求。
1. 晶体管或电真空器件（主要用于高频大功率）（负阻
部件） 2. 谐振回路：决定振荡器的工作频率 因为只有与回路谐振频率一致的交变电磁场才能与电
子进行有效的相互作用。
3. 能量反馈模块（从放大器角度看）
振荡器的物理模型
振荡器的物理模型，主要由谐振网络、晶体管 和输入网络这三部分组成。如下图所示：
思考题
改变振荡器直流偏置的条件，分析不同 的直流偏置电阻对振荡器工作的影响。 VCO的频率稳定
结果分析
从波形可以看到，振荡器已经很稳定地 振荡起来了，并且有一定的振荡时间， 从抽出两点m3，m4的数据可以看出，该 振荡波形是相当稳定的，幅度差可以不 必考虑，频谱纯度也较高，对m3和m4这 段时域进行fs变换，可以看到振荡器振荡 频率的频谱，从m5标记的数值可以看出， 该振荡器的振荡频率为1.850GHz，与设 计的指标1.8GHz有差距，需要进行调整。
在“Date Display”里点 Rectangular Plot，弹出 对话框后点Advanced键， 输入sweep1..freq[1]， 点击OK后生成图形如右 图所示，从图中可以看 到压控的线性度还是可 以的，当Vtune＝3.75V 时，振荡器的输出频率 为1.796GHz。
功率－频率曲线
清华压控振荡器实验报告
电子电路实验模电部分期末考试实验报告压控振荡器（VCO）实验者：2006010989 电64赵敏实验日期：2008年12月31日实验组号：AM63 26组一、实验内容1．设计制作一个压控振荡器（VCO），参考电路如下图。
要求输出锯齿波（v O1）的幅度（峰-峰值）约为10V。
2. 在实验室安装、调试电路，使之正常工作，之后完成下列测试（具体测试项目考核时由教师指定）。
（1）观察压控作用，即改变V I测量相应的输出信号频率f。
（自选3个测量点）以下测量在指定控制电压V I（课内考查时公布）下完成。
（2）测定输出锯齿波扫描（正程）时间。
（3）测定输出锯齿波的频率。
（4）测定输出矩形波的平均脉宽。
（5）测定输出矩形波的上升时间。
（6）测定输出矩形波的脉冲幅度。
（7）改变电路中某个元件参数，使锯齿波峰－峰值为6V，写出该元件名称及改变后的参数值。
（8）V I改成–12V，修改电路，调出输出波形。
二、理论分析与预习计算1. 理论分析整个电路前面是一个积分器，后面是一个滞回比较器。
输入的直流电压V>0 。
当A2的输出电压V O2为负的最大值-U M （运放输出的负极值，大约为-11V ）时，根据A1“虚短”“虚断”，A1反相输入端的电位近似为0，二极管D 导通，电流I=2M DU U R （U D为二极管D 的导通压降）从V O1经电容C 、电阻R 2、二极管D 流到V O2（此时i I =1IV R 也从V I 经C 流到V O1，但i I <<I ，此时i I 可忽略不计），使V O1的电位升高，即积分器对I 积分，对应下图中T 1时间段。
当V O1增大至+U T （±U T 为滞回比较器的阈值电压，可以算得±U T =±34R R U M ），再稍大一点，V O2立刻跳变为正的最大值+U M （运放输出的正极值，大约为11V ）。
于是二极管D 截止，仅有i I =1IV R 也由V I 经C 流到V O1，使V O1降低，即积分器对i I 积分，应下图中T 2时间段。
压控振荡器实验报告
压控振荡器实验报告
本次实验是压控振荡器实验。
压控振荡器是一种能够通过改变外部电压控制输出频率
的振荡器，应用广泛，例如电子钟、电视调谐器、微波接收机等领域。
本实验旨在了解压
控振荡器的基本原理，掌握其工作方式与性能特点。
实验仪器：
1.压控振荡器电路板
2.示波器
3.万用表
4.直流电源
实验步骤：
1. 将压控振荡器电路板连接至电源，注意正确接线。
2. 将示波器接入电路中，测量输出波形频率和幅值，并记录数据。
实验结果：
当外部电压变化时，输出波形的频率会相应改变，这是因为压控振荡器中的电压控制
振荡器作用。
当外加电压增加，振荡器频率也增加。
输出波形的幅值也受电压变化的影响，当外接电压增加时，输出波形幅值增加。
更改电容和电阻值也会影响输出波形频率和幅值，此时需要重新调整电路参数以达到所需频率和幅值。
实验分析:
本次实验通过实际操作和测量，从理论上验证了压控振荡器的工作原理。
当外接电压
变化时，输出波形频率和幅值随之改变。
因此，在实际应用中，可以通过改变外部电压来
控制振荡器的频率和幅值，进而实现多种信号的产生和调节。
在更改电容和电阻值时，需要根据实际情况选择合适的值以达到所需的输出波形效果，这需要对振荡器的特性有一定的了解和掌握。
总结：
本次实验使我对压控振荡器的工作原理有了深刻的理解，同时也掌握了该器件的基本
特性和应用场景。
此外，通过实际的操作和测量，也提高了我的实验技能和实际应用能力，这对我今后的学习和工作都将有很大的帮助。
实验十五 压控振荡器
实验十五压控振荡器一、实验目的1、了解压控振荡器的组成及调试方法2、学习压控振荡器的应用二、实验原理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，一般是通过人的手来调节的。
而在自动控制等场合往往要求能自动地调节振荡频率。
常见的情况是给出一个控制电压（例如计算机通过接口电路输出的控制电压），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。
利用集成运放可以构成精度高、线性好的压控振荡器。
下面介绍这种电路的构成和工作原理，并求出振荡频率与输入电压的函数关系。
1、电路的构成及工作原理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。
图15-1就是实现上述意图的压控振荡器(它的输入电压Ui＞0)。
图15－1所示电路中A1是积分电路，A2是同相输入滞回比较器，它起开关作用。
当它的输出电压u01=+UZ时，二极管D截止，输入电压（Ui＞0），经电阻R1向电容C充电，输出电压uo 逐渐下降，当u下降到零再继续下降使滞回比较器A 2同相输入端电位略低于零，uO1由+UZ跳变为－UZ，二极管D由截止变导通，电容C放电，由于放电回路的等效电阻比R1小得多，因此放电很快，uO迅速上升，使A2的u+很快上升到大于零，uO1很快从－UZ跳回到+UZ，二极管又截止，输入电压经R1再向电容充电。
如此周而复始，产生振荡。
图15－1 压控振荡器构成原理图图15－2所示为压控振荡器u O 和u O1的波形图。
图15－2 压控振荡器波形图2、振荡频率与输入电压的函数关系Zi 3141U U C R 2R R T 1T 1f =≈=可见振荡频率与输入电压成正比。
上述电路实际上就是一个方波、锯齿波发生电路，只不过这里是通过改变输入电压U i 的大小来改变输出波形频率，从而将电压参量转换成频率参量。
正弦波压控振荡器高频报告
犹汉理工大学《奇频电子线路》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：助人为乐专业班级:不计得失指导教师：满分通过工作单位:好人一生平安题目:正弦波压控振荡器初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。
要求完成的主要任务：1.采用晶体三极管构成一个正弦波压控振荡器；2.额定电源电压5. 0V ,电流1〜3mA;输出频率10 MHz〜13 MHz；3.频率变化时，输出幅度波动小：4.有缓冲级，在100欧姆负载下，振荡器输出电压N 1 V （D-P）;5.完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。
时间安排：1.2013年1月4F1分班集中，布置课程设计任务、选题：讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2.2013年1月5FI至2013年1月10日完成资料查阅、设计、制作与调试：完成课程设计报告撰写。
3.2013年1月11 口提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名:犹汉理工大学《奇频电子线路》课程设计说明书目录摘要1绪论 (1)2 正弦波压控震荡器电路设计 (2)2. 1正弦波振荡器 (2)2. 2两种反馈振荡器 (2)2. 2. 1三点式电容反馈振荡器 (2)2. 2. 2三点式电感反馈振荡器 .......................................2.3改进型电容反馈振荡器 (4)2. 4压控振荡器原理 (5)2. 5变容二极管 (5)2.6参数选择 (6)2.7压控振荡器电路3仿真调试 ...............................................................4 电路焊接及调试 (8)4.1元件清单 (8)4.2实物焊接及调试 (9)4. 2. 1焊接的准备 (9)4. 2.2焊接与组装 (9)4. 2. 3正弦波压控振荡器的调试 (11)5 总结 (12)参考文献 (13)摘要本次课程设计通过对课本知识的运用，简单介绍了高频正弦波床控振荡器的设计方法, 振荡器的种类有很多，包括反馈式振荡器、负阻式振荡器等。
实验7(压控振荡器)
实验七压控振荡器构成的频率调制器一、实验目的1.熟悉压控振荡器的基本工作原理2.掌握利用压控振荡器实现频率调制的原理。
二、实验仪器双踪示波器，数字万用表，高频电路实验装置三、实验原理图7-1为NE566型单片集成VCO的方框图及管脚功能。
NE566的内部主要包括恒流源、电流转发器、幅度鉴别器、电子开关和控制电压形成电路。
恒流源的电流受外接定时电阻R的控制；电流转发器的作用是使电流I1与I2保持相等；幅度鉴别器的作用是当其输入端的电压U C高于正向触发电平U SP时输出为高电平，当U C低于反向触发电平U SM时输出为低电平，当U C介于U SP与U SM之间时输出不变。
控制电压形成电路的作用是：当幅度鉴别器的输出为低电平时，使电子开关K1闭合、K2断开，从而电容C的充电电流等于I0；当幅度鉴别器的输出为高电平时，使电子开关K2闭合、K1断开，从而电容C的放电电流等于I0（因I1=I2）。
由此可见，通过电容C的充电和放电，4脚电压在U SM与U SP之间变化且波形为三角波，3脚的波形为方波。
改变电容C的容量和电阻R都可以改变电容C 电压的变化速度，从而改变电路的振荡频率。
管脚功能：1 -5V电源2 空3 方波输出端4 三角波输出端5 频率控制端6 外接定时电阻7 外接定时电容8 +5V电源图7-1 NE566的框图及管脚功能566输出的方波及三角波的载波频率（或称中心频率）可用外加电阻R 和外加电容C 来确定。
)(858Hz V C R V V f ⋅⋅-=其中：R 为时基电阻、 C 为时基电容、V8是566管脚⑧至地的电压、V5是566管脚⑤至地的电压 ，R3＝３Ｋ，Rp1＝１Ｋ，Ｃ１＝２２００Ｐ。
图7-2为实验电路，其中R 3与R p1串联后为电路的定时电阻，改变R p1可改变调频灵敏度（同时也影响振荡频率）。
电流源的控制电压（由5脚加入）由R p2、R 4、R 5、R 6提供，改变R p2可改变电路的中心振荡频率。
压控振荡器实验报告
一、实验目的1. 理解压控振荡器（VCO）的基本原理和工作机制。
2. 掌握VCO的电路设计方法，包括选频网络、放大电路和反馈网络的设计。
3. 通过实验验证VCO的频率控制特性，分析其性能指标。
4. 熟悉Multisim仿真软件在电子电路设计中的应用。
二、实验原理压控振荡器是一种能够通过改变控制电压来调节振荡频率的电子电路。
它主要由放大电路、选频网络和反馈网络组成。
其中，放大电路负责将输入信号放大到足够的幅度，选频网络负责选择所需的振荡频率，反馈网络则将放大后的信号部分反馈到放大电路的输入端，以维持振荡。
三、实验仪器与材料1. Multisim仿真软件2. 实验电路板3. 万用表4. 信号发生器5. 示波器四、实验内容1. 电路设计：- 使用Multisim软件设计一个VCO电路，包括放大电路、选频网络和反馈网络。
- 放大电路选用运算放大器，选频网络采用LC振荡电路，反馈网络采用电容分压器。
2. 仿真实验：- 在Multisim中搭建VCO电路，并进行仿真实验。
- 调整电路参数，观察VCO的频率控制特性，分析其性能指标。
3. 实际实验：- 将VCO电路搭建在实验板上，进行实际实验。
- 使用信号发生器产生控制电压，观察VCO的频率变化。
- 使用示波器观察VCO的输出波形，分析其稳定性和失真情况。
五、实验结果与分析1. 仿真结果：- 通过仿真实验，验证了VCO电路的频率控制特性。
- 当控制电压变化时，VCO的振荡频率也随之变化，满足设计要求。
- 分析仿真结果，发现VCO的频率稳定性较好，但存在一定的失真。
2. 实际实验结果：- 实际实验中，VCO的频率变化与仿真结果基本一致。
- VCO的输出波形稳定，但存在一定的失真。
- 分析失真原因，可能是由于电路元件的非理想特性或实验过程中存在干扰。
六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了压控振荡器的基本原理和电路设计方法。
2. 了解了VCO的频率控制特性，并分析了其性能指标。
压控振荡器VCO的设计
实验一：压控振荡器VCO的设计实验目的：1、了解压控振荡器VCO的原理和设计方法2、学习使用ADS软件进行VCO的设计，优化和仿真。
实验内容：1、了解振荡器的主要技术指标。
2、使用ADS软件设计一个VCO，并对其参数进行优化、仿真。
3、观察不同的参数对VCO工作的影响。
实验步骤：一、偏置电路的设计1、建立工程文件Oscillator，命名为yakong。
建立一个原理图窗口，命名为pz。
2、在原理图窗口打开Component library，选择采用HP 公司生产的AT41411 硅双极管[12]，在probe components 中选择L_Probe，在Sources－Time Domain中选择V_DC，在lumped components中选择R。
3、设置两个GOAL和一个OPTIM以及一个DC。
4、连好电路图1如下图所示，设置电路节点，设置好电路元件参数（如下），然后进行仿真，结果如下：由此得出后面原理图所用数据R1=385.406，R2=620.792图1二、可变电容VC特性曲线测试1、新建一个电路原理图窗口，命名为kbdr。
2、设置一个Term，一个S-PARAMETE，一个PARAMETER SWEEP，一个V AR，在Component library选择型号为MV1404的变容管。
3、修改电源的属性，修改S参数的属性，修改PARAMETER SWEEP的属性，设置V AR中的参数。
4、连好电路图（如下图2所示），然后仿真，在Date Display中按要求设置输出方式，结果如下图2所示。
图2三、瞬态仿真电路图1、在新原理图窗口，命名为stfz。
2、调出元器件连接电路图如下图3所示，设置Transient Simulation 仿真器仿真从0 到30nsec ，max tim estep=0.01nsec，其他元器件参数如下图，设置一个Transient ，添加V out节点。
3、然后仿真优化，由于VCO的振荡频率由变容二极管所在的谐振网络的谐振频率决定，经计算得到当变容二极管的电容为8.25pF时，谐振频率为1.8GHz，查看图2由VC曲线可以看到实验设计对应的二极管直流偏置电压大概3.5-4.0V之间，这里我们取Vdc=3.65V，如下图3所示。
实验09：压控振荡器
实验九：压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator）**一、实验目的：1.了解变容二极管的基本原理与压控振荡器的设计方法。
2.利用实验模组的实际测量使学生了解压控振荡器的特性。
3.学会使用微波软件对压控振荡器进行设计和仿真，并分析结果。
二、预习内容：1．熟悉VCO的原理的理论知识。
2．熟悉VCO的设计的有关的理论知识。
三、实验设备：四．理论分析：变容二极管理论分析：一个射频压控振荡器电路大致上与振荡器相同，唯有谐振电路稍有不同。
设计上是利用变容二极管（Varator）的电特性来完成利用电压控制振荡器输出频率的设计要求。
振荡器的基本理论与设计方法已于实验八陈述，故本实验仅就变容二极管的电特性与振荡器谐振电路的不同之处加以说明。
（一）变容二极管（Varator）的电特性常见的变容二极管可分成三类：线性缓变结（Graded Junction）、突变结（Abrupt Junction）、超突变结（Hyper Abrupt Junction）。
其间的主要差异在于个别的N型（N-type）中杂质（Donor）浓度分布曲线不同而造成其电容指数值（Characteristic Exponent，r）的不同，导致其容值-电压对数曲线图（C-V Curve）的差异。
其中线性缓变结的变容二极管以其电容变率较小而最不常被采用；而突变结具有相当高的Q值，得使VCO具有较低的相位噪声（Phase Noise）特性，且其调整电压（Tuning V oltage）的范围也比较宽，大约在0~60V之间。
至于超突变结以其较线性的电压－电容特性，可以提供比突变结更佳的调整电压线性度，故此类型的变容二极管是宽频段VCO的最佳选择。
一般应用上，可以使VCO的输出频率在变化一倍频的情况下，其调整电压变化范围可以控制在20V以下。
然而，因为此类型变容二极管的Q值较突变结为低，所以使得应用此类型变容二极管设计的VCO的相位噪声特性较突变结的高些。
VCO技术研究报告
VCO技术研究报告项目名称:贴装型VCO（压控振荡器）完成单位: 深圳市广宏宇电子有限公司项目负责人: 肖军编制时间: 2008.10.10目录•技术方案和工作原理………………………•技术特征与创新性……………………•总体性能指标……………………•技术成熟程度………………•国内外同类产品的比较……………技术方案和工作原理MVF系列VCO采用克拉普振荡电路,并以变容二极管作压控器件改变其控制电压就可实现VCO振荡频率的调节。
由V1(振荡三极管)、L2(PCB平面螺旋微带线)、C3、C4、C5、C6和构成振荡回路,由变容二极管D1和外接控制电压(VT)构成可调谐压控振荡电路。
D1采用日本东芝变容二极管1SV284,在上述VCO电路中,当调谐电压(VT)0.5～4.5V时,RF振荡频率带宽范围为60至120MHz左右。
V1振荡信号由射极输出,由C10耦合给V2缓冲放大后输出RF信号同时VCO电路的电感元件均印制板微带线制作,节省PCB 设计空间和产品成本。
VCO电路参照负阻电路原理设计,具有高稳定度电气性能。
MVE系列VCO工作原理电路图如下:技术特征与创新性高频电压控制振荡器(VCO)，通过平面螺旋微带线电感和电容组成的并联宽频谐振电路，可以在较宽的谐振频率范围内调谐频率信号而不降低输出功率。
所述电感L2是采用由印制电路板PCB印制的平面螺旋微带线。
进一步，所述平面螺旋微带线电感L2位于PCB顶层，电感L2的前端用激光雕刻工艺形成一个频率调整焊盘，用来校准谐振中心频率。
更进一步，所述平面螺旋微带线电感L2和电容C3组成并联宽频谐振电路，通过调整所述电感L2和电容C3之间的匹配参数，得到600MHZ～1200 MHZ的各种谐振频率频点,经过改良的谐振电路可上升至3GHz。
本发明实施例的优点在于：采用PCB平面螺旋微带线的电感L2与不同容量的电容C3匹配，压控振荡器就可以输出从600MHz到1200MHz的各频点的频率，克服了通常采用1/4λ谐振微带线在振荡频率中心两端超过很小的频率范围时就出现振幅衰减；采用PCB平面螺旋微带线的电感L2和电容C3、C4配合调整，提高了VCO的频率稳定度，有效降低相位噪音，且VCO在振荡带宽内输出功率波动小于5%；通过设置在PCB顶层的频率调整焊盘非常便于激光微调，克服了因谐振微带设计在PCB第三层，由于无法目视，而需要用较大功率激光雕刻机从PCB铜箔底层（即第四层）切入第三层1/4λ谐振微带线、易造成雕刻错位或损伤、频率调整范围窄的缺点。
压控振荡器VCO工作原理
3．15压控振荡器一.实验目的1.了解压控振荡器的组成、工作原理。
2.进一步掌握三角波、方波与压控振荡器之间的关系。
3.掌握压控振荡器的基本参数指标及测试方法。
二.设计原理电压控制振荡器简称为压控振荡器，通常由VCO(V oltage Controlled Oscillator)表示。
是一种将电平变换为相应频率的脉冲变换电路，或者说是输出脉冲频率与输入信号电平成比例的电路。
它被广泛地应用在自动控制，自动测量与检测等技术领域。
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。
压控振荡器由控制部分、方波、三角波发生器组成框图如下：反相器 1反相器 2模拟开关方波、三角波发生器三角波方波3-15-11.方波、三角波发生器我们知道，方波的产生有很多种方法，而用运算放大器的非线性应用电路---电压比较器是一种产生方波的最简单的电路之一。
而三角波可以通过方波信号积分得到。
电路如图3.15.2所示：C3-15-2设t=0,Uc=0,Uo 1=+Uz,则Uo=-Uc=0,运放A 1的同相端对地电压为：U+’=212211R R R U R R R U o z +++此时，Uo 1通过R 向C 恒流充电，Uc 线性上升，Uo 线性下降，则U+’下降，由于运放反相端接地，因此当U+’下降略小于0时，A 1翻转，Uo1跳变为-Uz 见土3.7.2中t=t 1时的波形。
根据式3.7.1可知，此时Uo 略小于-R 1×U 2/R 2。
在t=t 1时，Uc=-Uo=R 1×U 2/R 2,Uo1=-Uz.运放A 1的同相端对地电压为：212211'R R UoR R R UzR U ++++=+此时，电容C 恒流放电，Uc 线性下降，Uo 线性上升,则U+’也上升。
05实验五 压控振荡器(VCO)实验
实验五压控振荡器（VCO）实验一、实验目的1、学习LC VCO原理。
2、VCO 频率控制原理。
3、VCO压控灵敏度。
4、VCO温度稳定性。
二、实验仪器1、通信基础实验箱一台2、100MHz示波器一台3、螺丝刀一把三、实验原理用LC电路和晶体管构成的VCO振荡器具有实现方便，稳定性好等特点，在现代通信电路中广泛采用。
图5-1为典型的35M VCO振荡器电路。
振荡器可分为三个部分：(1)电压控制部分，由可调电位器W1、R21组成。
(2)主振荡器部分，由晶体管Q1、电感L4、变容二极管CC1、电容C12、C13、C14组成。
(3)R22、R23为晶体管Q1偏置电阻图5-1 压控振荡器电路四、实验内容及步骤1、实验板跳线和开关设置名称 设置 说明SW_14 接通 振荡器电源J15 接通 90度连接移相器2、实验测试实验板测试点表：测试点名称测试点波形 说明J15 35 MC VCO输出用示波器或频率计测试T22（1） 35 MCT22（2） 35 MC 90度移相输出用数字万用表测试 T21 VCO控制电压测试3、实验步骤(1)当SW_14接通时VCO电路开始工作，这时可以用示波器测试J15处波形为正弦波，说明振荡器已经工作。
(2)用频率计测试VCO工作频率，是否为35M，如果频率偏离较大，可以进行微调。
(3)微调可变电位器W1，观察VCO频率变化，调整到正确35M为止。
(4)如果要进行压控灵敏度测试，则可按以下步骤操作。
a)将频率调到 34Mc ，用数字万用表测试T21处电压并记录。
b)将频率调到 36Mc ，用数字万用表测试T21处电压并记录。
c)估算出当频率变化 +/- 1Mc时的电压变化范围。
(5)实际测试的35M频率波形照片（使用100M示波器）。
(6)观察在常温情况下VCO频率变化趋势和变化量。
(7)90移相器与实验测试图5-2所示是带有90度移相器的VCO电路。
用短路线接通J15，振荡器输出频率连接到90度移相器。
东南大学_通电实验_实验6正弦波压控振荡器实验
实验二正弦波压控振荡器实验实验目的 .1. 通过实验，进一步加深理解LC 振荡电路的基本工作原理，熟悉振荡电路的起振条件及影响频率稳定度的因素。
2. 理解压控振荡电路的工作原理，加深对压控特性的理解。
实验仪器与器材双踪示波器（大于40MHZ ） 1台 万用表 1只 IST －B 智能信号测试仪 1台 高频信号发生器 1台实验电路压控振荡器（VCO ）的一般特性如下图 3.1 所示，当不加控制电压时，其输出频率为自 由振荡频率；当控制电压u C 增加时，输出振荡频率升高；当控制电压u C 减小时，输出振荡 频率降低。
Co因此，控制电压与输出频率的关系可表示为(这里认为是线性器件)：式3.1中，ω0为自由振荡频率，K 0为压控灵敏度，V c (t )为控制电压。
压控灵敏度定义为 单位控制电压引起VCO 振荡频率的调控增量，用K o 表示，单位Hz/V 。
通常，采用变容二极管作为 VCO 器件。
变容二极管是利用 PN 结的结电容随反向电压 而变化这一特性而设计制作成的一种压控电抗元件。
变容二极管的符号和结电容变化的曲线 如图 3.2 中所示。
0.15μH100pFC由于变容二极管的结电容较小，通常为几十pF，所以变容管构成的VCO 振荡频率在高频段。
以变容管为VCO 的原理图如图3.3 所示。
将变容二极管接入LC 振荡器的振荡回路中，让变容管的可调电容参与振荡频率，就构成了变容二极管VCO。
图3.3(b)和(a)分别为振荡交流通路和变容二极管电压控制电路。
由图中可知该振荡器为Clapp 振荡器，变容二极管与2.2μH 电感并接以后参与LC 回路，调节振荡频率。
必须注意的是变容二极管必须处于反偏工作状态，因此图中控制电压u C 为正的调变电压加在变容二极管负极，而变容二极管的正极通过2.2μH电感接地，如图3.3(c)所示的变容二极管控制电路。
该VCO的输出频率范围为100MHz~110MHz。
2.2μH20pF u CjCV在本实验中，所采用VCO 电路图如图3.4所示。
压控制振荡器设计报告
压控制振荡器设计报告
设计目的：
了解变容二极管原理，掌握高频LC振荡器与压控振荡器电路的设计要点；
设计任务和指标：
任务：
按要求设计一个VCO电路，掌握高频电路设计、组装和调试步骤与方法。
指标：
1 设计一个改进型电容三点式压控振荡器，实现无明显失真的正弦波输出，改变变容二极管静态工作电压调整输出频率；
2 电源电压：+12V；输出频率调节范围：6.5MHz-7.2MHz；输出信号幅度范围：2.5V-3.4V；
设计电路图：
如图（1）所示
元件清单 :
三极管9018一个，变容管BB910一个，电阻5.1k、2k各2个，1k、100k各1个，电容47p、330p（331）、680p(681)、1000p(102)、0.01u(103)、0.1u(104)、10u各1个，电感10uH一个，电位器50k、
10k各1个。
图（1）参数设计与取值计算结果：
综合考虑取
起振条件
由此可见，静态工作点电流越大越容易启振放大器的增益与跨导和有关，越大，则增益越大；
综上考虑，所有参数取值如下：
调试和测试结果
实验仪器：TDS2012B
测试结果：
实验体验和改进建议：
学会和了解了设计性实验的设计与调试过程，深入了解了压控振荡器的实验原理，加深巩固了书本内如的学习；不足在于未进行仿真设计，建议实验测试前先进行软件仿真。
集成电路设计与集成系统
李磊
10045116。
实验七 晶体振荡器与压控振荡器
实验七晶体振荡器与压控振荡器一、实验目的1.掌握晶体振荡器与压控振荡器的基本工作原理。
2.比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。
二、实验内容1.熟悉振荡器模块各元件及其作用。
2.分析与比较LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。
3.改变变容二极管的偏置电压，观察振荡器输出频率的变化。
三、基本原理图7-1 正弦波振荡器（4.5MHz）1.晶体振荡器：将开关S2的2拨上、1拨下，S1全部断开，由Q3、C13、C20、晶体CRY1与C10构成晶体振荡器（皮尔斯振荡电路），在振荡频率上晶体等效为电感。
2.压控振荡器（VCO）：将S1的1或2拨上，S2的1拨上、2拨下，则变容二极管D1、D2并联在电感L2两端。
当调节电位器W1时，D1、D2两端的反向偏压随之改变，从而改变了D1和D2的结电容C j，也就改变了振荡电路的等效电感，使振荡频率发生变化。
其交流等效电路如图7-2所示34C14104图7-2 压控振荡器交流等效电路图3.晶体压控振荡器开关S1的1接通或2接通，S2 的2接通，就构成了晶体压控振荡器。
四、实验步骤1.将电路接成LC振荡器，在室温下记下振荡频率（频率计接于J1处）将加热的电烙铁靠近振荡管和振荡回路，每隔1分钟记下频率的变化值，在记录时，开关S2交替接通12.两种压控振荡器的频率变化范围1)将电路连接成压控振荡器，频率计接于J1，直流电压表接于TP3。
2)将W1从低阻值、中阻值到高阻值位置，分别将变容二极管的反向偏置电压、输出频率记于下表中。
3.将电路改接成晶体压控振荡器，重复上述实验，并将结果记于下表中。
4.在晶体压控振荡器电路的基础上，将L2并接于晶体两端，但需将CCI断开或置于容量最小位置。
然35五、实验报告要求1.比较所测数据结果，结合新学理论进行分析。
2.晶体压控振荡器的缺点是频率控制范围很窄，如何扩大其频率控制范围？六、实验仪器1.高频实验箱1台2.双踪示波器1台36。
压控振荡器(VCO)设计
压控振荡器（VCO）设计1、基本要求：z振荡频率30~50MHz；z频率可以连续调整；z用三极管和变容管二极管实现，而不能使用集成芯片；z写出原理分析、设计报告及调试记录2、扩展要求：z采用其他类型的设计电路，设计方法z扩大频率调节的范围z提高频率的稳定度一、振荡电路基础振荡电路是在放大器的输入即使不加信号是，放大器也处于持续输出一定频率和振幅信号的状态。
1、正反溃增益为A 的放大器输入Vout1）、起振的条件对于电路增益1A G A β=−，要求1A β=；反馈信号与输入信号同相位2、选频网络增益为A的放大器输入Vout振荡器的振荡频率由选频网络确定。
3、选频网络正弦波振荡器按选频网络的不同一般可以分为三类：z RC振荡器：振荡频率一般小于1MHz，Q值较小z LC振荡器：振荡频率一般大于MHz, Q值较大z石英晶体振荡器：振荡频率精确，Q值最大且频率稳定性较好，但频率可调范围小，几乎不可调。
综上所述，我们选择使用LC振荡器，来实现该振荡电路的设计。
4、LC振荡电路LC振荡电路一般有三种形式：变压器反馈式、电容三点式和电感三点式。
三点式振荡器是指LC回落的3个端点与晶体管的3个电极分别连接而组成的一种振荡器。
电容三点式振荡器：又称Colpitts振荡器。
其优点是电容对高次谐波呈现较小的阻抗，反馈信号中高次谐波分量小，故振荡输出波形好。
考毕兹电路缺点是通过改变电容来调节振荡频率的时候，同时会改变正反馈量的大小，因而会使输出信号的幅度发生变化，甚至会使振荡器停振。
所以电容三点式振荡的电路频率调节不方便，适用于频率调节范围不大的场合。
电感三点式振荡器：又称Hartley 振荡器。
优点是容易起振，改变谐振回路的电容可以方便的调节振荡频率。
哈脱莱电路缺点是：由于反馈信号取自电感两端，而电感对高次谐波呈现高阻抗，故不能抑制高次谐波的反馈，因此振荡器输出信号的高次谐波成分较大，信号波形较差。
改进型的电容三点式振荡器：又称克拉泼振荡器。
实验二 压控振荡器和放大器测量实验
实验二放大器和压控振荡器测量实验1、实验设置的意义宽带放大器是工作频率上限与下限之比甚大于1的放大电路。
习惯上也常把相对频带宽度大于20％～30％的放大器列入此类。
这类电路主要用于对视频信号、脉冲信号或射频信号的放大。
为了扩展带宽，除了使其增益较低以外，通常还需要采用高频和低频补偿措施，以使放大器的增益-频率特性曲线的平坦部分向两端延展。
可以归入宽带放大器的还有用于时分多路通信、示波器、数字电路等方面的基带放大器或脉冲放大器（带宽从几赫到几十或几百兆赫），用于测量仪器的直流放大器（带宽从直流到几千赫或更高），以及音响设备中的高保真度音频放大器（带宽从几十赫到几十千赫）等。
用于射频信号放大的宽带放大器（大多属于带通型），如雷达或通信接收机中的中频放大器，其中心频率为几十兆赫或几百兆赫，通带宽度可达中心频率的百分之几十。
微波放大器的种类很多，有行波管放大器、参量放大器、隧道二极管放大器等。
衡量放大器性能的主要参数有增益、噪声、寄生振荡和失真等。
测量这些参数的方法也很多，但是，对于放大器的微小失真和寄生振荡的测量，一般实验技术就很难解决。
由于频谱仪具有高灵敏度，高分辨力、宽动态范围，所以能很好的解决这些参数测量的问题。
压控振荡器(简称VCO)，是输出信号频率随输入控制电压变化的振荡器，也可以看作是一种电压频率变换器。
它可以用作频率扫描信号发生器，FM调制器等，也是锁相技术的重要组成部分。
因此在现代通信、导航、雷达、广播电视、工业控制以及仪表测量等技术领域中有广泛的应用，在航空、航天电子工程设备中的应用更是随处可见，因此对压控振荡器的学习和研究十分重要。
振荡器作为一种电路元件，其输出量是对应于一定频率或频率范围的电压或功率。
利用频谱仪，这些频响数据能在示波管屏幕上准确直观地显示出来。
此外，频谱仪比起示波器来讲对低电平的失真具有更高的灵敏性，可以准确直观地显示谐波失真。
高的灵敏度和宽的动态范围也使频谱仪得以测量低电平调制。
重点实验一压控振荡器VCO新设计
重点实验一压控振荡器VCO新设计VCO（Voltage Controlled Oscillator）是一种电子元件，根据输入的电压信号来产生相应频率的输出信号。
VCO被广泛应用于无线通信系统、频率合成器、频率调制解调器等领域。
本文将重点介绍VCO的新设计。
在传统的VCO设计中，主要使用比例-积分-微分（PID）控制算法来控制输出频率。
然而，传统的PID算法在性能、功耗、噪声等方面存在一些不足之处。
为了解决这些问题，研究人员提出了一种新的VCO设计，通过引入新的控制算法和改进的电路结构，实现更好的性能和更低的功耗。
新设计中，采用了自适应PID算法来控制VCO的输出频率。
自适应PID算法根据当前的工作状态自动调整PID参数，以实现更好的稳定性和动态响应。
同时，新设计中还引入了非线性控制器，通过非线性处理来改进VCO的线性度和相位噪声性能。
为了降低功耗，新设计还采用了低功耗的电路结构。
通过使用低功耗的晶体管和优化电路拓扑，可以降低VCO的功耗，延长电池使用时间，并提高系统的整体效率。
此外，新设计还考虑了抗噪声和抗干扰能力。
通过引入噪声抑制技术和滤波器设计，可以降低输入信号中的噪声和干扰，提高VCO的信号质量和稳定性。
总结起来，重点实验一压控振荡器VCO的新设计包括以下改进：引入自适应PID算法和非线性控制器，优化电路结构以降低功耗，引入噪声抑制技术和滤波器设计以提高信号质量和稳定性。
这些改进可以提高VCO的性能，并满足现代无线通信系统对高性能VCO的需求。
这项重点实验的目标是设计和实现这种新的VCO设计，并对其性能进行评估。
通过实验结果的分析和比较，可以验证新设计的优势和有效性，为无线通信系统等领域提供更好的VCO解决方案。
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VCO压控振荡器实验报告目录章节设计要求及方案选择 (2)框内电路设计（EWB仿真） (5)总电路叙述 (10)器件表 (12)总电路图 (13)问题及修改方案 (13)体会 (14)参考书目及文献资料 (17)附录：总电路图 (17)设计要求及方案选择1．设计内容V/F转换（VCO压控振荡器）2. 设计要求输入0—10V电压，输出0—20KHz脉冲波（或者0—10KHz 对称方波）。
绝对误差在正负30Hz以内。
3. 设计方案（1）RC压控振荡器（2）双D触发器式的VCO电路图片来源CIC中国IC网如图所示为双D触发器式的VCO。
电路输出一个占空比50％的方波信号，而消耗的电流却很小。
当输入电压为5～12V 时，输出频率范围从20～70kHz。
首先假设IC-A的初始状态是Q=低电平。
此时VDl被关断，Vi通过Rl向Cl充电。
当Cl 上的电压达到一定电平时，IC-A被强制翻转，其Q输出端变成高电平，Cl通过VDl放电。
同时，IC-A的CL输入端也将变成低电平，强制IC-A再翻回到Q=低电平。
由于R2和C2的延时作用，保证了在IC-A返回到Q为低电平以前，把Cl的电放掉。
IC-A输出的窄脉冲电流触发IC-B，产生一个占空比为50％的输出脉冲信号。
（3）具有三角波和方波输出的压控振荡器图片来源CIC中国IC网如图所示为具有三角波和方波输出的压控振荡电路。
该电路是一个受控制电压控制的振荡器。
它具有很好的稳定性和极好的线性，并且有较宽的频率范围。
电路有两个输出端，一个是方波输出端，另一个为三角波输出端。
图中，A1为倒相器，A2为积分器，A3为比较器。
场效应管Q1用来变换积分方向。
比较器的基准电压是由稳压二极管D1、D2提供，积分器的输出和基准电压进行比较产生方波输出。
电阻R5、R6用来降低Q1的漏极电压，以保证大输入信号时Q1能完全截止。
电阻R7、R8和二极管D3、D4是为了防止A3发生阻塞。
按图中所标元件数值，电源电压用+15V，则变换系数为1kHz ／V。
电路在100：1频率范围内具有低于±0.5％的线性误差。
4. 方案选择选择第一套设计方案。
理由是，设计思路比较简单易于实现；所需要的元器件以及设备实验室可以提供；该设计方案精确度高，并且频率可调。
框内电路设计（EWB仿真）1.电源部分电源部分采用采用两个15V的直流电源串联形成将其中一个电源的正极与另一个电源的负极相连并接地，从而获得+15V和-15V的电源电压。
同时，在+15V的正极后面串联一个47K的定值电阻和一个100K的滑动变阻器，使得下一个原件，即电压跟随器能够得到0—10V的电压。
2.电压跟随器电压跟随器采用353芯片中的电压跟随器。
作用是使电源电阻对后续电路不产生影响，从而确保后续电阻的线性性能。
3.反向积分器反向积分器的电阻部分采用了一个51K的定值电阻和一个阻值为10K的滑动变阻器串联形成。
目的是为了更方便和更精确的调整反向积分器的积分时间。
电容的大小暂定为0.01μF，这个值是根据EWB仿真实验测定出来的。
但是，由于仿真实验的环境是完全理想的，所以，在实际的实验当中这个电容的大小非常不合适，因此做了较大的修改。
这个问题将在后续的“问题及修改方案”章节中涉及到。
使用二极管的目的是使得反向积分器的输出电压控制在-0.7V 以上。
反向积分器中的预算放大器同样使用的是353芯片中提供的。
相关计算：令输入电压为10V ，则根据反响积分电路的计算公式则有dt u RC u ⎰-=I O 1，可以推出-10V=RC 1-*10V*T ，其中T=1/F=0.05ms 。
因为要求输出波形是脉冲波形，所以，反向积分器的正向充电时间必须是反向充电时间的4倍以上。
所以，-10V=RC 1-*10V*0.8*T 。
输出波形如图：4.555单稳态触发器555构成的单稳态触发器的相关计算：当555单稳态触发器的TRI 端（即2脚）的电压小于1/3Vcc （即5V ）时，单稳态触发器的OUT 端（即3脚）输出高电频。
经过一段时间后自动恢复到低电频。
高电频的时间又构成单稳态触发器的电阻R6和电容C2共同决定的，计算公式为T PO=1.1*R6*C2=1.1*3kΩ*2000pF=6*10-6S555单稳态触发器OUT端的输出波形5.开关电路当555构成的单稳态触发器的OUT端（即2脚）输出高电频时，三极管的基极电压大约为-1V左右，三极管的发射极电压在稳压管的作用下大约为-3V左右，三极管导通。
当555构成的单稳态触发器的OUT端（即2脚）输出低电频时，三极管的基极电压大约为-7.5V左右，三极管的发射极电压在稳压管的作用下大约为-3V左右，三极管截止。
定值电阻R11的作用是稳定稳压管支路的电流，是稳压管不会因为电流过大而被击穿，R11=[(-3V)-(-15V)]/8mA=1.5k Ω。
为了保证较大的反向充电电流，R7应该较小，故取200Ω。
总电路叙述1.电路功能整个电路用来实现VOC压控振荡器的功能，作用是将0—10V的输入电压线性转化成为0—20KHz的脉冲信号输出。
这种电路多用于构成锁相环，实现模数转换和在通信系统中产生本振信号。
2.电路原理接通电源后，电路的1号节点在电压跟随器的作用下呈现出电源经过滑动变阻器之后的输出电压，为正值。
经过反向积分器的积分作用后，在电路的2号节点呈现负电压。
由于电路的2号节点呈现负的电压值，从而使得电路中的3号节点处的电压小于5V，也即1/3Vcc。
导致由555构成的单稳态触发器的OUT端（即3脚）即电路的4号节点产生高电频。
在电路的4号节点呈现高电压时，电路的5号节点的电压大约为-1V左右，即三极管的基极电压为-1V。
而此时，由于稳压二极管的作用，三极管的发射极电压被钳制在-3V左右。
这样使得三极管导通，开关电路的开关闭合。
又由于I C近似等于I E，所以，相当于反向积分器中运算放大器的负极经过两个电阻之后直接连在电路中的7号节点上，该节点的电压由于稳压二极管的作用稳定在-3V左右。
反向积分器中运算放大器的负极电压在这种情况下呈现负值。
通过反向积分器后，电路中2号节点的电压为正值。
此时，由555构成的单稳态触发器的TRI端（即2脚）的输入电压大于+5V，单稳态触发器的OUT端（即3脚）输出低电频。
在这种情况下，电路中的5号节点电压变为-7.5V，即三极管的基极电压。
而三极管的发射极电压仍然为-3V左右。
三极管截止，开关电路的开关断开。
此时反向积分器中运算放大器的负极电压重新回到正值，经过反向积分器之后再次输出负电压。
由555构成的单稳态触发器再次输出高电频。
整个电路如此循环往复。
形成一定频率的脉冲信号输出。
器件表1.多功能电子电路试验箱1个包括（面包板1快，各种阻值的滑动变阻器若干）2.LF353双运放集成芯片1片3.555集成芯片1片4.三极管1只5.普通二极管1只6.3V稳压二极管1只7.定值电阻47kΩ，51 kΩ，4.3 kΩ，20 kΩ，3kΩ，2kΩ，1kΩ，200Ω各1个20kΩ 3个8.2200pF电容2个9.0.01μF电容1个10.470μF电解质电容2个11.导线若干12.可调式双通道直流稳压稳流电源 1台13.双踪示波器 1台14.万用表 1台总电路图（见附录）问题即修改方案1.在实际电路实验中，电路输出的脉冲周期不能达到实际要求。
实际周期远大于目标值。
在修改时，首先更换更小阻值的电阻，试图通过减小电阻增大反向积分器的充电电流来减小充电的时间。
但是电阻的阻值减小对电路输出脉冲信号的周期影响并不是十分明显。
而且，当电阻的阻值减小到10K一下的时候电路便不能正常工作。
所以，只能通过修改反向积分器中的电容来减小电路输出脉冲的周期。
由于，事先对电容的计算值是2nF左右（但是由EWB仿真得出的值是0.01μF）。
所以，更换为2200pF的电容。
问题马上得到了解决，并且电阻仍然是51K。
2.在示波器上显示波形不稳定而且波形中含有较多的干扰。
解决方案，在电源与地之间接入尽量大的电容，用以滤去干扰信号。
电路如图：心得体会两周一共四次课的时间，要完成从选择电路到各种元器件的参数计算和型号选择，再在算机上进行EWB的仿真实验，最后完成组装和调试，从而达到要求的频率和精度。
这样的实验是我以前从来都没有经历过的试验方式。
原来的实验基本上都是在现成的图纸和参数下只要完成组装就完成了的。
虽然也有一定的难度和考察效果，但是毕竟不明显。
这个实验，虽然难度并不是很大，但是从一开始它就需要我们自己独立的进行各种参数的计算和设计。
第一次上课的时候，老师给我们讲解了一种VCO压控振荡器的实现方法，就是积分器与555单稳态触发器构成的压控振荡器。
并且，老师告诉我们关于VCO压控振荡器的实现方法有很多，而且这个并不是最简单的，希望我们可以自己通过各种渠道多去了解一些，并从中进行比较做出选择。
于是，我在网上开始搜索相关的资料。
果然，各种各样的压控振荡器电路图出现在我的面前。
其中，有极为简单的由双D触发器构成的压控振荡器；也有功能十分强大，精度很高的并且具有三角波和方波双输出的压控振荡器；当然，老师提供的压控振荡器电路也在其中。
各种不同的压控振荡器都由自己的特点和不足。
最后，结合元器件、实现难度和精度等各方面因素，我还是采用了老师提供的电路图。
第二个步骤就是计算数据了。
这个步骤确实让我费了很大的功夫。
尽管是上个学期才学过的课程，可是经过一个暑假的时间，剩下的记忆已经寥寥无几了。
于是，我又拿出原来的课本，翻看公式、例题，以及笔记。
同时，电路图上有不明白的问题，马上请教老师和同学。
最终，计算出来一组理论上可行的数据，接下来要做的就是EWB仿真。
电脑上装了一年多的EWB软件终于可以派上用场了。
电路图连接好之后，开始设置参数，很快，一个模拟的实验环境就已经搭建完成了。
在点击实验开始的按钮的时候，心情是三分兴奋七分紧张。
不了，害怕的事情还是出现了。
电路一直在运行，可就是看不见波形出来。
示波器上一条直线显得比以往任何时候都平坦。
在仔细的检查过所有参数和元器件的连接之后，仍然没有发现错误。
于是，我有对数据进行了第二次演算，以确定不是数据的问题。
无计可施的情况下，我赶紧找到老师帮我解决这个问题。
最后，终于在把C1电容改成0.01μF之后，示波器显示出了比较理想的波形。
剩下的任务就是调整其他参数使输出的波形在精度上符合设计要求。
最后一步就是在电路板上实际连接各种器件。
可是新的问题出现了，输出波形是正确的，但是精度却怎么也调整不到要求的范围。
最后，在同学的建议下，我把C1电容换成了与最初的计算值近似的2200pF，问题马上得到了解决。
为了使输出的信号更加稳定，在老师的提示下，我有在电源与地面之间加装了两个470μF的电容，用来过滤干扰信号。