压控振荡器

• 压控振荡器的用途较广。为了 使用方便，一些厂家将压控振 荡器做成模块，有的压控振荡 器模块输出信号的频率与输入 电压幅值的非线性误差小于 0.02%，但振荡频率较低，一般 在100Kz以下。
电压跟随器
_
+
uo
ui
+
结构特点：输出电压全 部引到反相输入端，信 号从同相端输入。电压 跟随器是同相比例运算 放大器的特例。采用此 法可验证运放的好坏.
t
uO/V
6 T1 0 -0.6 T
t
（ c）由于二极管的导通电阻很小，电容放电时间极短， 所以，TT1。 由于
当
时，电容充电结束，此时
故
1、调节电位器，使电路起振，当输 入1V时使其输出为100Hz，用双踪示 波器观察并描绘u01、u0波形。 2、输入电压与振荡频率的转换关系
测试结果 输入电压值 输出频率值 Ui（V） 1 f（Hz） 2 3 4 5 6
实验总结
• 作出电压─频率关系曲 线，并讨论其结果。
例：图示电路为一压控振荡器。设输入电压 0<UI<6V ，运放 A1 、 A2 为理想器件；二极管 D 的正向压降为 0.6V ，稳压管 DZ 的稳定电压为 ±6V，它们的其他性能理想。
此电路是电压串联负反馈，输入电阻大， 输出电阻小，在电路中作用与分立元件的射 极输出器相同，但是电压跟随性能好。

uA741的检测
电压跟随器
+12V
-12V
输入+1V
输出=输入
实验内容与步骤
• 1、 按压控振荡器电路图接 线，用示波器观测输出波形 • 2、 按下表的内容，测量电 路的输入电压与振荡频率的 转换关系
•
_
+
A1
•
+A 2
_
•
IN4148
•
_ +
A1
•
+A 2
_
•
IN4148
（a）运算放大器A1、A2各组成什么电路？ （b）画出uo1 和uo 波形； （c）写出振荡频率f0 与输入电压uI的函数关系式。 （ a ） A1 构成反相输入积分电路， A2 构成同相输入 电压比较器。
•
_ +
A1
•
+A 2
压控振荡器uO1和uO的波形图
uO1/V
t
uO/V
T1
T
t
• 2、振荡频率与输入电压的函数关系
R4 Ui 1 1 f T T1 2R 1R 3源自文库C U Z
• 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 Ui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。
Ui
压控振荡器
f0
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。
压控振荡器
实验设备与器件
• 1、 模电实验箱 • 2、 双踪示波器 • 3、 万用表 • 4、 A3实验板（运算放大器 μA741×2、稳压管 2CW231×1 二极管 IN4148×1、电阻、电 容若干）。
实验目的
了解压控振荡器，及其组成与调试
• 输入Ui：1V ~ 6V • 输出 f0：100Hz ~ 600Hz
实验电路图
•
_ A1 +
•
+A 2
_
•
IN4148
• 图所示电路中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 u0=+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uo1逐渐下降， 当u01下降到零再继续下降使滞回比较器A2同相 输入端电位略低于零，uO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， uO1迅速上升，使A2的u+很快上升到大于零，uO 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11.2所示为压控振荡器uO1和uO的波形图。
•
_ +
A1
•
+A 2
_
•
IN4148
由图可知，运放A2同相端电位
令u2+=0得
由式
知
当uO＝6V时，uO1＝-5V，比较器状态翻转。 当uO＝0.6V时，uO1＝-0.5V，比较器状态翻转。
uO1/V
0.5 0
-5
t
uO1和uO2的波形
uO/V
6
T1
0 -0.6 T
t
uO1/V
0.5 0 -5
_
•
IN4148
（ b ）当 uO ＝ 6V 时，二极管 D 截止，电容 C 充电， uO1 随时间负向线性增大。 当运放A2的同相端电位u2+过零时，比较器翻转， uO2=-6V。
•
_ +
A1
•
+A 2
_
•
IN4148
此时，D导通，uO2=0.6V。C迅速放电，uO1快速 正向增大。 当u2+再次过零时，比较器再次翻转，uO2=6V， 二极管再次截止。 如此周而复始，形成周期性振荡。
• 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。下 图就是实现上述意图的压控振荡器 (它的输入电压Ui＞0)。