压控振荡器原理和应用说明
压控振荡器的定义控振荡器工作原理及应用
压控振荡器的定义控振荡器工作原理及应用压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）是一种电子振荡器，它的振荡频率可以通过外部施加的电压进行控制。
VCO在电子设备中广泛应用于频率合成器、频率调制器、时钟源等领域。
VCO的工作原理如下：VCO的核心组件是一个电压控制的振荡电路，通常包含一个可变电容器或电感和运放或其他放大器。
这个电路根据控制电压的变化而变化，进而产生不同频率的输出信号。
最常见的VCO实现方式是利用电容变化来改变振荡频率。
当一个电压施加在可变电容上时，电容的值会发生变化，从而导致振荡频率的变化。
这种方式可以通过改变电压控制电容器的工作点来实现。
另一种实现方式是利用电感。
当电流通过电感时，会产生磁场，磁场的变化又导致电感的电流变化。
通过改变控制电压，可以改变电感上的电流，从而改变振荡频率。
VCO的应用非常广泛，在通信领域中，VCO经常用于频率合成器。
频率合成器通过将一个基准频率乘以一个整数倍数来产生期望的输出频率。
VCO作为频率合成器的核心部件，可以根据控制电压的变化实现多样化的输出频率。
VCO也常用于频率调制器中。
在调制过程中，VCO的频率会根据调制信号的变化而相应地发生调制。
这样一来，VCO可以将调制信号的信息嵌入到振荡信号中。
此外，VCO还被广泛应用于时钟源。
时钟源是计算机系统、通信系统、音频系统等电子设备中不可或缺的组成部分。
VCO可以根据控制电压的变化来调整时钟源的频率，从而满足不同系统的要求。
总结起来，VCO是一种通过控制电压来调整振荡频率的电子振荡器。
它通过改变电容或电感的工作状态，实现对振荡频率的调节。
VCO在频率合成器、频率调制器、时钟源等方面都起到重要作用，是现代电子设备中不可或缺的关键组件之一。
压控振荡器
压控振荡器一.基本原理信号的频率取决于输入信号电压的大小，因此称为“压控振荡器”。
其它影响压控振荡器输出信号的参数还VCO（Voltage ControlledOscillator）（压控振荡器）是指输出信号的频率随着输入信号幅度的变化而发生相应变化的设备，它的工作原理可以通过公式（5-1）来描述。
(5-1）其中，u(t)表示输入信号，y(t)表示输出信号。
由于输入信号的频率取决与输入信号的电压的变化，因此称为“压控振荡器”。
其他影响压控振荡器输出信号的参数还有信号的幅度Ac ，振荡频率fc，输入信号灵敏度kc，以及初始相位。
压控振荡器的特性用输出角频率ω0与输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。
图中,uc为零时的角频率ω0,0称为自由振荡角频率；曲线在ω0,0处的斜率K0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。
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。
在MATLAB中压控振荡器有两种：离散时间压控振荡器和连续时间压控振荡器，这两种压控振荡器的差别在于，前者对输入信号采用离散方式进行积分，而后者则采用连续积分。
本书主要讨论连续时间压控振荡器。
为了理解压控振荡器输出信号的频率与输入信号幅度之间的关系，对公式（5-1）进行变换，取输出信号的相角Δ为对输出信号的相角Δ求微分，得到输出信号的角频率ω和频率f分别为：ω=2πf c+2πk c u(t) (5-3）(5-4）从式(5-4)中可以清楚地看到，压控振荡器输出信号的频率f与输入信号幅度u(t)成正比。
vco压控振荡器工作原理
vco压控振荡器工作原理
VCO压控振荡器是集成电路中常见的一种电路，它具有频率可调的特点，被广泛应用于电子通信、雷达、微波仪器等领域。
VCO压控振荡器的工作原理是基于反馈电路的振荡原理，它由振荡器核心电路和控制电路两部分组成。
振荡器核心电路通常采用LC振荡电路或晶体振荡电路，其中LC振荡电路由电感和电容组成，晶体振荡电路则是利用石英晶体的谐振性质产生的一种振荡信号。
这些振荡电路都能够产生一个稳定的固定频率的信号。
控制电路则是通过外部的电压控制振荡器核心电路的频率，从而实现频率可调。
VCO压控振荡器的控制电路通常由一个输入电压和一个电压控制电容组成。
当输入电压变化时，电压控制电容的容值也会相应地发生变化，从而改变振荡电路的共振频率，实现频率可调。
在实际应用中，VCO压控振荡器通常还需要加一个稳压电路，以确保输入电压的稳定性。
稳压电路通常由稳压芯片和滤波电路组成，能够有效地消除输入电压中的噪声和干扰信号，从而保证VCO压控振荡器的稳定性和可靠性。
VCO压控振荡器是一种基于反馈电路的振荡器，通过外部电压的控
制实现频率可调，广泛应用于电子通信、雷达、微波仪器等领域。
在实际应用中，还需要加入稳压电路以确保电路的稳定性和可靠性。
简述压控振荡器的工作原理
简述压控振荡器的工作原理压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）是一种能够根据输入电压来产生不同频率输出信号的电子器件。
它在现代通信系统、雷达、无线电设备等领域广泛应用，是实现频率调制、频率合成和时钟信号生成的重要组成部分。
压控振荡器的工作原理可以简单地描述为：通过对振荡器的控制电压进行调节，使其输出的频率在一定范围内变化。
它通常由振荡电路、控制电路和输出电路三部分组成。
振荡电路是压控振荡器的核心部分，它可以产生一个稳定的基准频率信号。
常见的振荡电路有晶体振荡器、LC振荡器和微波振荡器等。
其中，晶体振荡器是最常用的振荡电路，它利用晶体的介电性质和正反馈放大电路的特性来实现振荡。
控制电路负责对振荡电路进行调节，使输出频率随着输入电压的变化而变化。
控制电路通常由一个电压控制电容器（Voltage Controlled Capacitor，简称VCC）和一个电压控制电感器（Voltage Controlled Inductor，简称VCI）组成。
当控制电压变化时，VCC和VCI的电容和电感值也会相应地变化，从而改变振荡器的谐振频率。
输出电路将振荡电路产生的信号进行放大和整形，以提供给下游电路使用。
输出电路通常由放大器、滤波器和输出级组成，它的设计与应用场景密切相关。
由于压控振荡器具有频率可调的特性，因此在通信系统中被广泛应用于频率调制和频率合成。
例如，在调频调幅（FM/AM）广播中，压控振荡器用于产生不同频率的载波信号，经过调制后传输音频信号。
在无线电设备中，它用于产生不同频率的射频信号，用于发送和接收无线信号。
在雷达系统中，压控振荡器则用于产生稳定的时钟信号，保证雷达系统的正常运行。
需要注意的是，压控振荡器的稳定性和频率范围是设计中需要考虑的重要因素。
稳定性取决于振荡电路的设计和元器件的质量，而频率范围则取决于控制电路的设计和参数选择。
另外，压控振荡器还存在一些问题，比如频率漂移、相位噪声和谐波失真等，需要通过合理的设计和调试来解决。
简述压控振荡器的原理
简述压控振荡器的原理压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）是一种根据输入的电压信号来调整输出频率的电子设备。
它是现代电子领域中广泛应用的重要部件，被广泛用于通信系统、雷达、电视、射频和微波设备等领域。
压控振荡器的工作原理非常精妙，下面我们来生动、全面地介绍一下。
压控振荡器的工作原理是基于振荡器的自激振荡原理。
简单来说，压控振荡器通过输入的电压信号来改变其谐振回路的频率从而改变输出的频率。
在压控振荡器中，通常采用谐振回路作为振荡源，谐振回路由电感和电容构成。
当输入直流电压信号加到电容上时，会改变电容的等效电容值，从而改变谐振回路的频率。
具体来说，压控振荡器通常采用LC谐振回路或者RC谐振回路作为振荡源。
当谐振回路中的电感和电容组成的共振频率与输出频率一致时，谐振回路就会处于自激振荡状态，输出连续的高频信号。
而压控振荡器的关键是如何通过输入的电压信号来改变谐振回路的频率。
这里引入了一个关键的部件，即压控元件。
压控元件通常采用变容二极管或者压控电容二极管。
当电压信号加到变容二极管上时，将改变其电容值，进而改变谐振回路的频率。
过高的电压信号会使变容二极管的电容值变小，频率也随之增加。
而过低的电压信号则会使变容二极管的电容值变大，频率也随之减小。
除了压控元件，压控振荡器还需要一个控制电路来将输入的电压信号转化成与谐振回路频率相关的电压。
控制电路通常由运算放大器、滤波器和反馈网络组成。
运算放大器会将输入的电压信号放大并传递给谐振回路。
滤波器则起到滤除杂散信号的作用，确保输出的信号纯净。
反馈网络则用于将输出的高频信号反馈到谐振回路，维持振荡器持续振荡。
综上所述，压控振荡器的工作原理是通过压控元件和控制电路来改变谐振回路的频率，从而调整输出的频率。
压控振荡器在现代电子通信领域有着广泛的应用，例如在射频和微波通信系统中，压控振荡器常常被用作频率合成器，产生稳定、高精度的频率信号。
压控振荡器原理和应用说明
压控振荡器（VCO）一应用范围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。
二基本工作原理利用变容管结电容Cj随反向偏置电压VT变化而变化的特点(VT=0V时Cj是最大值，一般变容管VT落在2V-8V压间，Cj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。
图1为变容二极管的V－C特性曲线。
(V)T图1变容二极管的V－C特性曲线三压控振荡器的基本参数1 工作频率：规定调谐电压范围内的频率范围称作工作频率，通常单位为“MHz”或“GHz”。
2 输出功率：在工作频段内输出功率标称值，用Po表示。
通常单位为“dBmw”。
3 输出功率平稳度：指在输出振荡频率范围内，功率波动最大值，用△P表示，通常单位为“dBmw”。
4 调谐灵敏度：定义为调谐电压每变化1V时，引起振荡频率的变化量，用MHz/ △VT表示，在线性区，灵敏度最高，在非线性区灵敏度降低。
5 谐波抑制：定义在测试频点，二次谐波抑制=10Log(P基波/P谐波)(dBmw)。
6 推频系数：定义为供电电压每变化1V时，引起的测试频点振荡频率的变化量，用MHz/V表示。
7 相位噪声：可以表述为，由于寄生寄相引起的杂散噪声频谱，在偏移主振f0为fm的带内，各杂散能量的总和按fin平均值+15f0点频谱能量之比，单位为dBC/Hz；相位噪声特点是频谱能量集中在f0附近，因此fm越小，相噪测量值就越大，目前测量相噪选定的fm 有离F0 1KHz 、10KHz 和100KHz 几种，根据产品特性作相应规定。
《压控振荡器设计》课件
设计软件与工具
制版软件
用于绘制电路板图，如 AutoCAD、Eagle等。
仿真软件
用于方案设计和电路仿真 ，如Multisim、SPICE等 。
调试工具
用于测试和调试电路，如 示波器、信号发生器等。
文档编写软件
用于整理技术文档，如 Microsoft Office系列软 件等。
03
压控振荡器的性能分析
性关系。
相位噪声测试结果
在100MHz偏移处，相位噪声为90dBc/Hz，表现出良好的性能。
温度稳定性测试结果
在-55℃至85℃的温度范围内，压控 振荡器的频率变化小于±2MHz，表 现出良好的温度稳定性。
06
压控振荡器的应用案例
应用场景一：无线通信系统
总结词
无线通信系统是压控振荡器最广泛的应用领域之一，用于产生和调节信号频率 。
详细描述
在无线通信系统中，压控振荡器作为关键元件，用于生成和调节信号频率。它 可以根据外部电压或控制信号的变化来改变输出信号的频率，从而实现信号的 调制和解调。
应用场景二：雷达系统
总结词
雷达系统利用压控振荡器产生高频电磁波，用于目标探测和 定位。
详细描述
雷达系统通过发射和接收高频电磁波来探测目标并确定其位 置。压控振荡器在雷达系统中作为发射信号的源，其输出信 号的频率和相位可以通过外部控制信号进行调节，以满足不 同探测需求。
优化策略
减小元件误差
选用高精度元件，减小误差对振荡器性能 的影响。
优化电路布局
合理布置元件位置，减小分布参数对振荡 器性能的影响。
调整元件参数
根据测试结果，对元件参数进行适当调整 ，优化振荡器性能。
采用负反馈技术
压控振荡器原理和应用说明
压控振荡器原理和应用说明压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）是一种以外部电压控制其频率的电路或设备。
它是一种电子振荡器，可以产生连续可调的频率输出信号。
在实际应用中，压控振荡器广泛用于通信系统、雷达、导航系统、电子音乐中等需要可调频率信号的场合。
一种常见的压控振荡器原理基于电容与电感之间的振荡。
当提供外部电压时，电容的电压将随之变化，从而影响电感的自感，最终改变整个振荡电路的频率。
具体来说，压控振荡器由一个正反馈环形结构组成，包括一个放大器、反馈网络、频率调节电路和控制电压输入端。
放大器将输入信号放大，反馈网络将一部分输出信号引入输入端，形成正反馈。
频率调节电路由电容、电感以及其他元件组成，通过外部电压调节电容或电感的参数，进而调节振荡频率。
控制电压输入端负责接收外部电压信号，并传递给频率调节电路，实现对频率的控制。
压控振荡器的应用非常广泛。
在通信系统中，压控振荡器被用于频率合成器、频率调谐器、频率调制器等电路中。
在无线通信中，压控振荡器可以根据传输要求调整工作频率，实现多信道通信。
在雷达和导航系统中，压控振荡器被用于产生射频信号，用于测量和定位。
在电子音乐中，压控振荡器被用于产生不同音调和音乐效果。
此外，压控振荡器还被广泛应用于科学实验、医疗设备等领域。
总结起来，压控振荡器是一种能够通过外部电压调节频率的电子振荡器。
它的原理基于反馈系统，通过非线性元件和反馈电路产生振荡。
压控振荡器在通信系统、雷达、导航系统、电子音乐等领域有着广泛的应用。
通过调节外部电压，可以实现对频率的灵活控制。
压控振荡器实验报告
× ������
������������
������ −������������
二、实验内容
（1）观察压控作用，即改变������������ ，测量相应的输出信号频率 f。 （自选 5 个以上测 量点）
自 03
胡效赫
2010012351
（2）测定输出锯齿波的幅值。 （3）测定输出锯齿波的频率。 （4）测定输出矩形波的脉宽。 （5）测定输出矩形波的上升时间。 （6）测定输出矩形波的下降时间。 （7）测定输出矩形波的脉冲幅度。 （8）改变图 1 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。 修改如下： 由于± ������������ = ± ������������ × ������������ ， 故当������������ 为 43kΩ时， 取������������ 约为 24.3kΩ （如
������
������
精确到 6V 则需要调整������������ 的具体值）
（9）������������ 改成 –12V，修改电路，调出输出波形，测量输出矩形波的频率。 修改如下：将二极管反向
自 03
胡效赫
2010012351
（提高内容）改变电路中某元件参数，使 VCO 的输出线性误差减小，写出该元 件名称及参数，自选 5 个以上测量点，记录数据、计算误差，分析实验结果。 对于线性误差，压控振荡器的主要指标是： A． B． 转换关系：f = K������������ (Hz) 线性误差：指电路偏离上述转换关系的相对误差。
自 03
胡效赫
2010012351
模拟电路实验考核 压控振荡器 实验报告
一、 实验原理
1、原理图：
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，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。
当U+’上升到略大于0时，A 1翻转，Uo 跳变为Uz ，如此周而复始，就可在Uo 端输出幅度为R 1×U 2/R 2的三角波。
压控振荡器原理和设计
压控振荡器原理和设计压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）是一种电子器件，能够根据输入的电压信号调整其输出频率。
它在无线通信、合成音频、信号调制等领域得到广泛应用。
本文将详细介绍压控振荡器的工作原理和设计。
一、压控振荡器的工作原理1.振荡器核心振荡器核心是一个反馈电路，由放大器和频率选择网络（通常是一个电感和电容的串联）组成。
放大器负责放大输入信号，而频率选择网络决定了输出信号的频率。
2.电源电源为振荡器提供所需的直流电压和电流。
通常，压控振荡器需要稳定的电源以确保输出信号的稳定性。
3.控制电压输入端这是压控振荡器的关键部分，它接收控制电压并调整输出频率。
输入电压可以是直流电压或交流电压，它的变化会直接影响输出频率。
当控制电压增加时，振荡器核心的频率选择网络的传输函数会发生变化，导致输出频率增加。
相反，当控制电压减小时，输出频率会减小。
二、压控振荡器的设计要点设计一个稳定、可靠的压控振荡器需要考虑以下几个要点。
1.振荡器稳定性稳定性是压控振荡器设计的核心问题。
为了保持输出信号的稳定性，需要注意以下几点：选择合适的工作电压和电流范围，使用高稳定性的电源，设计低噪声、低失真的反馈网络，减小环路增益等。
2.频率范围和调谐范围设计中需要考虑所需的频率范围和调谐范围。
频率范围是指压控振荡器能够达到的最高和最低频率，而调谐范围是指控制电压变化所能够调节的频率范围。
调谐范围通常受到频率选择网络的影响。
3.相位噪声和频率稳定性相位噪声和频率稳定性是压控振荡器设计中重要的参数。
相位噪声描述了输出信号相位的随机扰动，频率稳定性描述了输出频率的变化程度。
为了降低相位噪声和提高频率稳定性，可以采用合适的控制电压范围、优化反馈网络和选择高稳定性的元件。
4.控制电压灵敏度控制电压灵敏度是指输出频率对控制电压变化的响应程度。
要获得较高的灵敏度，可以通过调整电源电压或改变反馈网络参数。
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
摘要压控振荡器作为无线收发机的重要模块，它不仅为收发机提供稳定的本振信号，还可以倍频产生整个电路所需的时钟信号。
它的相位噪声、调节范围、调节灵敏度对无线收发机的性能有很大影响。
文章首先介绍了振荡器的两种基本理论:负反馈理论和负阻振荡理论。
分别从起振、平衡、稳定三个方面讨论了振荡器工作所要满足的条件，并对这些条件以公式的形式加以描述。
接着介绍了两种类型的压控振荡器:环形振荡器和LC振荡器。
对这两种振荡器的结构、噪声性能和电源的敏感性方面做出了分析和比较，通过分析可以看出LC压控振荡器更加适合于应用在射频领域。
紧接着介绍了CMOS工艺可变电容和电感的物理模型，以及从时变和非时变两个方面对相位噪声进行了分析。
最后本文采用csm25Rf工艺并使用Cadence SpectreRF仿真器进行仿真分析，设计了一个COMS LC压控振荡器，频率变化范围为2.34GHz-2.49GHz，振荡的中心频2.4GHz，输出振幅为 480mV，相噪声为100kHz 频率偏移下-91.44dBc/Hz ，1MHz频率偏移下-116.7dBc/Hz， 2.5V电源电压下功耗为18mW。
关键词：LC压控振荡器；片上螺旋电感；可变电容；相位噪声，调谐范围。
ABSTRACTV oltage-control-oscillator is the crucial components of wireless transceiver , it provides local signal and clock for the whole circuit, its performance parameter, such as: phase noise, tuning range, power consumption, have great effect on wireless transceivers.Firstly, two oscillator theorems: negative-feedback theorem and negative-resistance theorem , are presented and the conditions of startup, equilibrium, stabilization required for oscillator are discussed respectively.Secondly , we introduce two types of VCO : ring VCO and LC VCO ,and made a comparison between them , it is obvious that LC VCO are suit for RF application. The physical model for MOS varactor and planar spiral inductor are present.At last, a COMS LC VCO with csm25rf technology is presented , the VCO operates at 2.34GHz to 2.49 GHz, and its oscillation frequency is 2.4GHz. The amplitude is 480 mV. The phase noise at 100 kHz offset is –91.48dBc/Hz, and -116.7dBc/Hz at 1MHz. The power consumption of the core is 18mW with 2.5V power supply.Key Words：LC VCO；on-chip spiral inductor；MOS-varactor；phase noise；turning range.目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 LC压控振荡器的研究现状 (2)1.2.1 片上电感和可变电容 (2)1.2.2 相位噪声理论和降噪技术 (2)1.3 论文研究的主要内容 (3)第二章 LC振荡器的基本原理 (5)2.1 振荡器概述 (5)2.2反馈理论 (5)2.2.1巴克豪森准则 (5)2.2.2平衡条件 (6)2.2.3 稳定条件 (7)2.3 负阻理论 (8)2.3.1 起振条件 (8)2.3.2 平衡条件 (8)2.3.3 稳定条件 (9)2.4 常见的振荡器 (11)2.4.1 环形振荡器 (11)2.4.2 LC振荡器 (11)第三章压控振荡器的实现 (13)3.1 环形振荡器 (13)3.2 LC压控振荡器 (14)3.2.1 COMS变容管的实现 (14)3.2.2 COMS工艺中的电感 (17)3.3 LC压控振荡器的实现 (21)3.3.1 LC交叉耦合振荡器 (21)3.3.2 压控振荡器的数学模型 (22)3.3.3 LC压控振荡器的实现 (23)3.4 振荡器的相位噪声 (24)3.4.1 相位噪声的知识 (24)3.4.2 非时变模型 (26)3.4.3时变模型 (28)3.4.4 降低相位噪声的方法 (32)第四章 2.4GHz LC压控振荡器设计方案 (34)4.1 电路结构的选择 (34)4.2 谐振器的设计 (34)4.2.1 片上电感 (34)4.2.2 MIM电容 (35)4.2.3 压控变容器(Varactor) (35)4.2.4 谐振器电路设计 (35)4.3 负电阻产生电路设计 (36)4.4 外围电路 (36)4.5 电源电路 (38)第五章仿真结果分析 (39)5.1 电路模拟结果 (39)5.1.1 LC压控振荡器V-f曲线 (39)5.1.2 瞬态仿真曲线 (40)5.1.3 频谱分析曲线 (40)5.1.4 相位噪声仿真曲线 (41)5.2 VCO的性能总结 (42)结束语 (43)致谢 (44)参考文献 (45)第一章绪论1.1 研究背景随着集成电路技术的发展，电路的集成度逐渐提高，功耗变的越来越大，于是低功耗的CMOS技术优越性日益显著。
压控振荡器原理和应用说明
压控振荡器原理和应用说明压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）是一种电子设备，能够根据输入的电压信号产生相应频率的输出信号。
它是现代电子通信系统中非常重要的组成部分，广泛应用于无线通信、雷达、频率合成器、音频合成器等领域。
振荡器核心一般采用谐振电路，常见的有RC振荡器、LC振荡器和晶体振荡器等。
在振荡器核心中，RC振荡器是一种简单且常见的设计，它由一个放大器和一个RC网络组成。
当输入电压增加时，RC网络的时间常数会改变，从而导致振荡器的频率发生变化。
控制电路主要实现输入电压和振荡器频率之间的映射关系。
一般来说，输入电压和振荡器频率呈线性关系，即输入电压越高，振荡器的频率越高。
控制电路通常由比较器、放大器和滤波器等组成，用于将输入电压转换为振荡器核心所需的电压信号。
输出电路用于将振荡器核心产生的高频信号转换为可用的输出信号。
输出电路一般包括放大器、滤波器和限幅器等，根据具体应用需求进行设计。
压控振荡器有广泛的应用。
首先，它可以用于频率合成器中，通过调节输入电压可以实现不同频率的输出信号，用于调制解调器、无线电系统等。
其次，压控振荡器在无线通信系统中扮演重要角色，用于产生载波信号、调制信号等。
此外，压控振荡器还可以用于雷达系统中，用于产生雷达信号和控制雷达的工作频率。
另外，压控振荡器还可以用于音频频率合成器中，用于音频合成和音乐合成等。
总结来说，压控振荡器是一种根据输入电压产生相应频率的输出信号的电子设备。
它的工作原理是通过调节输入电压来改变振荡器的频率。
压控振荡器在无线通信、雷达、频率合成器和音频合成器等领域有着广泛的应用。
压控晶体振荡器原理
压控晶体振荡器原理压控晶体振荡器（Voltage Controlled Crystal Oscillator，简称VCXO）是一种精密的频率控制电路，它利用压电效应来控制晶体振荡器的频率。
本文将介绍VCXO的原理，工作方式以及应用。
一、VCXO的原理VCXO是利用压电晶体的压电效应来调节输出信号的频率的。
压电效应指的是压电晶体在施加机械应力后会产生电荷分布不平衡而形成电势差，这种电势差会改变压电晶体内部的电荷密度分布，从而改变晶体振荡器的谐振频率。
利用这个原理，可以在晶体管上面放一个微小的电容和晶体振荡器串联起来，然后控制这个电容的电压可以调节振荡器的谐振频率。
二、VCXO的工作方式VCXO的典型电路连接如下图所示：在晶体振荡器和电容串联的上端连接一个控制电路，输出一个持续变化的电压信号，使得容值随电压变化，以此来调整振荡器的谐振频率。
这个控制电路可以是模拟电路、数字电路或者微处理器，不过现在多采用数字控制技术。
VCXO把电源电压经过稳压处理得到用于对振荡器提供参考电压的稳定电压（通常为3.3V），而后将产生的输出信号送回到经过比较和反馈电路处理的稳定电压端口，实现对VCXO输出频率的调节。
输入信号稳定后，VCXO的输出频率将成为一个数字稳态值，它减去输入信号的频率可以得到一个频率差，从而可以实现带宽限制和相位锁定等自动控制技术。
1、通信设备：VCXO广泛应用于通信设备中。
在数字传输系统中，压控晶体振荡器在保证数据一致性和接收信号的质量上起着非常重要的作用。
VCXO可以在高发射能量、高电晕环境下保证稳定的信号频率，它对于传输数据时的同步性也非常重要。
2、仪器仪表：在仪器仪表领域，VCXO也经常被使用。
一般需要将测试数据的精度降至微小范围内，此时VCXO就能够为仪器仪表提供极大的帮助。
通过对VCXO进行频率控制，可以使得仪器仪表输出精度更高，精度降至微小范围内。
3、音频设备：VCXO也可以作为音频装置的晶体振荡器，用于压缩音频等领域的实时处理，从而扩大其性能。
实验十五压控振荡器方案二
实验十五压控振荡器(方案二)一．实验目的1． 会简单压控振荡器的设计。
2． 掌握压控振荡器的基本原理和调试方法。
二．实验原理压控振荡器，顾名思义，其输出频率随输入电压的改变而变化。
它大致可分为两类，一类是调谐式，另一类是多谐式。
多谐式一般线性好，但输出不是正弦波，只能通过间接方式获得。
振荡频率一般较低。
调谐式多用于发射机中，一般高频电子线性课程会有介绍。
这里介绍两种压控振荡器及其常用电路类型，供大家参考。
1． 由5G8038构成的压控振荡器参考电路见图3-15-1，5G8038内部原理可参考相关参考书，这里不再详述，其振荡频率可由下式确定。
F=0.3/RC 3-15-1式中，44w R R 21R +=，一般R w4取ΩK 1，当f=20KHz 时，我们可以先定C ，再求出相应的R ，一般取Ω=K 10~5R 之间。
C=3300pF 时，由式3-15-1可求得Ω=K 54.4R ，则R 4=R-0.5R w4=4K Ω，取标称值Ω=K 3.4R 4。
由上式确定的频率为上限频率。
低端频率通过改变8脚电位实现。
我们可以通过研究电压与频率间的关系找到两者的联系。
一般高低端最大差10KHz 。
再来看其它电阻值的确定。
R w1+R 1支路、R w2+R 2支路和R w3+R 3支路，主要是为了取得电压控制信号，一般输入电阻都较大，故支路电流在0.1~0.5mA 间选取。
5G8038电源工作可选单电源工作方式，一般高低电源电压差最小10V ，最大30V ，根据实际情况选择。
R w1以能改变电压范围超过3V 即可。
但不是越大越好，也可通过实验调试取得。
为了保证输出频率的误差较小，可选用多线圈电位器，这里取ΩK 10，变化范围在4V 左右，应R w1在上，R 1在下，否则电路不能正常振荡。
Rw2和Rw3应尽可能大，以便于有较大控制范围使正弦波波形易于调节。
1、8、12控制端一般对地应接抗干扰电容，以防调节电位器时产生的高频噪声引入电路引起故障。
压控振荡器原理范文
压控振荡器原理范文压控振荡器（Voltage-controlled oscillator，简称VCO）是一种能够根据输入电压信号的大小调整输出频率的电路。
它在无线通信、射频电路、音频合成等领域都有广泛应用。
本文将解释压控振荡器的原理，包括基本原理、工作方式和特性。
基本原理：工作方式：压控振荡器通常采用谐振器结构。
最常见的振荡电路是基于电感和电容组成的LC谐振电路，该电路具有固有的谐振频率。
LC谐振电路由负反馈网络连接到放大器的输入端。
在谐振频率附近，放大器会提供适当的增益，使振荡电路稳定起振。
调节输入电压：在压控振荡器中，输入电压信号通过一个调节电压控制电路调整振荡频率。
一种常见的调节电压控制电路是利用二极管的反向击穿特性。
调节电压通过二极管对谐振电路施加电压，改变振荡频率。
特性：1.频率范围：取决于振荡电路的设计和控制电路的调节范围。
一般来说，频率范围越大，压控振荡器的应用范围也越广。
2.稳定性：指的是输出频率对外部环境因素的敏感度。
压控振荡器应具有较高的稳定性，以确保在各种工作条件下频率的准确性和稳定性。
3.调谐灵敏度：指的是输入电压变化对输出频率的影响。
较高的调谐灵敏度意味着小的输入电压变化可以产生较大的频率变化。
4.相位噪声：是衡量压控振荡器输出信号稳定性的重要指标。
相位噪声越低，输出信号的相位变化越小，意味着信号的稳定性越高。
应用：总结：压控振荡器是一种能够根据输入电压调整输出频率的电路。
它利用正反馈产生自激振荡，通过调节输入电压来改变频率。
压控振荡器具有不同的特性，如频率范围、稳定性、调谐灵敏度和相位噪声。
它在无线通信、射频电路和音频合成等领域都有广泛的应用。
压控振荡器特性实验报告
压控振荡器特性实验报告本报告主要描述了压控振荡器（PLL）的基本原理，其特性的实验研究，以及如何调整参数来优化振荡器的响应。
PLL是一种现代信号处理技术，其主要用途是同步时钟和信号，它可以有效地抑制外部脉冲和抑制空间抖动。
本文基于波形实验来研究压控振荡器的特性和参数对振荡器响应的影响，以及如何优化振荡器的性能。
一、压控振荡器的基本原理压控振荡器（PLL）是一种特殊的锁定振荡器，它可以提供一种电力信号来同步另一个信号的频率，从而实现直接的时钟同步和循环控制。
由积分器、相位关联器、比较器和旋转滤波器等部件组成。
基本原理是：通过积分器从参考信号产生一个频率和相位接近参考信号的跟踪信号，比较器将参考信号与跟踪信号相比较，检测出相位差和频率差，将处理后的信号作为控制信号输入控制执行器，使其输出控制电压，控制振荡器的调谐，有效地实现了振荡器的锁定。
二、实验设置实验中，使用一个基于特斯拉耦合器集成电路来实现压控振荡器，其电路模型如图1所示，由Vdd、空间变压器（T2）、旋转滤波器（T3）、参考振荡器R1、比较器（T4）、积分器（T1）和控制执行器（T5）组成。
信号源将宽带噪声和视频信号（脉冲讯号）输入到积分器的输入端，积分器将此信号放大并输出到比较器，比较器负责比较参考信号和检测信号的相位差，然后将处理后的信号作为控制信号输入控制执行器，控制执行器控制旋转滤波器和控制电压，从而实现对振荡器的调谐。
三、实验结果（1）抑制外部脉冲和空间抖动在实验中，采用外部脉冲讯号作为参考信号，采用宽带噪声信号作为检测信号，用于测试PLL系统抑制外部脉冲和空间抖动的能力。
从实验结果可以看出，在控制电压范围内，随着控制电压的增大，空间抖动的幅度随之减少。
说明压控振荡器能有效地抑制外部脉冲和空间抖动，从而提高系统性能。
（2）响应特性为了观察压控振荡器的响应特性，首先采用正弦波讯号作为参考信号，将其频率调节至频率范围内，在不同的控制电压下，采用oscilloscope来观察振荡信号的相位和频率。
电压控制振荡器技术的原理与应用
电压控制振荡器技术的原理与应用随着现代电子技术的不断发展，振荡器技术在各行业中得到了广泛的应用，其中电压控制振荡器技术更是受到了越来越多的关注和使用。
那么，什么是电压控制振荡器技术？其原理是什么？又有哪些应用呢？一、电压控制振荡器技术的概述电压控制振荡器技术简称VCO，其是一种集成电路中的元件。
它是一种用于产生高频信号，如射频信号的元器件。
电压控制振荡器是一种特殊的振荡器，其振荡频率可以通过调整电压来进行控制。
电压的改变可以导致振荡频率的变化，因此电压控制振荡器可以应用于各种需要高频信号生成的场合，比如通信领域、遥控领域、雷达测距领域等。
二、电压控制振荡器的原理电压控制振荡器的原理非常复杂，首先需要了解振荡器这个概念。
所谓振荡器，指的是一种发生连续振荡的电路。
振荡器电路中通常至少包括一个放大元件和一个反馈环路。
当振荡器被激励时，其输出会持续振荡且频率稳定。
而电压控制振荡器的原理是利用电容二极管和感性元件的变化，来实现频率的调节。
电容二极管的容值随电压的大小而发生变化，因此可以通过改变电容二极管的电压来改变振荡频率，从而实现振荡频率的控制。
同时，感性元件的电感值也会随着电容变化而发生变化，这也会影响电路的参数，从而改变振荡频率。
三、电压控制振荡器的应用1. 通讯领域在通讯领域，电压控制振荡器被广泛应用于无线电设备中。
使用电压控制振荡器可以产生相对稳定的高频信号，这对于保证通讯质量和稳定性是非常重要的。
2. 测试和测量领域在测试和测量领域，电压控制振荡器可以用于产生可调的正弦波信号，从而检测电路的频率响应和谐波失真等特征。
3. 遥控领域在遥控领域，电压控制振荡器可以用于遥控信号的产生。
如对于一些无线遥控设备，使用电压控制振荡器可以有效地实现信号的产生和调节。
4. 雷达测距领域在雷达测距领域，电压控制振荡器可以用于产生相对稳定的高频信号，这可用于探测和跟踪目标的响应信号，从而实现雷达的测距定位。
总而言之，电压控制振荡器技术是现代电子技术中应用十分广泛的一种元器件，其原理是利用电容二极管和感性元件的变化，来调节振荡频率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
压控振荡器（VCO
一应用范围
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。
二基本工作原理
利用变容管结电容Cj随反向偏置电压VT变化而变化的特点（VT=0V时Cj是最大值，一般变容管VT落在2V-8V压间，Cj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 0 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。
图1为变容二极管的V— C特性曲线。
三压控振荡器的基本参数
1工作频率：规定调谐电压范围内的频率范围称作工作频率，通常单位为“MHz或
“GHz 0
2输出功率：在工作频段内输出功率标称值，用 Po表示。
通常单位为“ dBmWo
3输出功率平稳度：指在输出振荡频率范围内，功率波动最大值，用△P表示，通常
单位为“ dBmWo
4调谐灵敏度：定义为调谐电压每变化1V寸，引起振荡频率的变化量，用MHz/ △ VT 表示，在线性区，灵敏度最高，在非线性区灵敏度降低。
5谐波抑制：
6推频系数：
MHz/V表示。
7相位噪
声：的带内，
各杂散能量的总和按fin平均值+15f0点频谱能量之比，单位为dBC/Hz相位噪声特点是频谱能量定义在测试频点，二次谐波抑制 =10Log（P基波/P谐波）（dBmw）。
定义为供电电压每变化1V寸，弓I起的测试频点振荡频率的变化量，用
可以表述为，由于寄生寄相引起的杂散噪声频谱，在偏移主振f0为fm
Cj(PF)
集中在f0附近，因此fm越小，相噪测量值就越大，目前测量相噪选定
的fm有离F0 1KHz 10KH和100KH几种，根据产品特性作相应规定。
产生相噪的因素主要是寄生寄相，但影响寄生寄相的因素较多，较为复杂，不同VCC产品在提高相噪指标
方面都会采取相应设计思路和工艺措施。
8 3dB调制带宽：是指特定用途的 VCC在作调频使用时，调制信号（视频）为1W-P时，产生的调频频带宽度，主要由双端压控作调频时用户的要求作出设计。
四压控振荡器的使用建议
1作为调幅或脉冲调制的载频频率源时，对振荡频率稳定度和精度要求较高，多采用锁相合成源，由于频率调整方便，精度高，在 1-3GHZ或更高微波频段上广泛采用；锁相合成源原理方框如图2。
图2 锁相合成源原理方框图
2 在射频及微波波段直接作调频使用，这是 VCO虫特优点，可以获得较宽的调频带宽和较好的特性，电路框图如图3。
图中为单端压控情况，在通讯中专门设计双端压控产品，其中一控制端为锁定相位控制中心频率端 VT1,另一端接音视频信号或脉冲信号的调制端 VT2
vs（调制）
VT1
, ------------ 1 RF（OUT）
:二p co（双端卜
VT2 * ---------- *
图3射频及微波领域直接调频框图
3频率跟踪系统：VCO结合数字鉴相和分频技术，制成对微弱载频讯号频率的再生讯号，实现频率自动跟踪，图4。
4多倍频程控扫源：采用VCC扫描振荡结合混频技术，可以方便地获得多倍频程程控扫描电路，例如：产生1MHz- 1GHz程控扫源，实现原理如图5所示。
L和
S波
段
电
I/Q调制和
VCO对相噪指标和工作带内杂散频谱的抑制有较严格的要求。
对VCO射频输出端负载迁移现象有严
格限制，因此这一类应作专门的设计，而一般都作窄带低相噪设计和制作，宽带电路设计难度大，成本高。
图6为I/Q解调应用示例：
五注意事项：
? 单独VCO-般不单独作为本振源、载波调制源或信号源使用，因为频率稳定度差。
? vcor锁相环构成频率源时，必须有良好的环路设计才能获得良好的相噪和频率稳度。
? VCO使用线性范围只占fO/VT特性一部分，对于线性有要求应用VT在2-8内选择较合理。
? VCOM频范围宽，VT变化大，相噪相应变化也大，因此低相噪使用应选适当的频带
图6 I/Q解调应用示
例
图4频率自动跟踪网络框图
—©
图5程控扫源框图
5点频或捷变频合成源作接收机本振，制作方便，调整工艺也较简单，在视
传播和通讯系统应用极广泛。
6作I/Q调制和解调用VCO目前广泛采用扩频、跳频、抗干扰通讯，由于解
调的特殊性，在系统载波前端混频，或上变频，解调中频等不同频段都使用
宽度。
六指标
特点：-采用电调变容管结合低噪声振荡原理，一体化设计
•小体积•低相噪•高可靠 具有极广泛的应用领域
VCO 表
JO-1引脚：2： RF 输出；1 :电压；8 :调谐电压；3、4、5： Ground
VCO 表二
专用外 形结构
注:。