电压控制LC振荡器
李倩电压控制LC振荡器设计
电压控制LC振荡器设计摘要：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: 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-frequency coefficients 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目录1引言 (I)1.1系统设计的目的.............................. 错误！未定义书签。
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。
电压控制LC震荡器开发设计实例
27Mh z 3．8 97Pf
28M hz 3．4 91Pf
29Mh z 3 ． 12 6Pf
30Mh z 2 ． 79 7Pf
31Mh z 2 ． 49 9Pf
32Mh z 2 ． 22 9Pf
33Mh z 1 ． 98 3Pf
34Mh z 1 ． 75 8Pf
35Mh z 1 ． 55 2Pf
课程设计 哈尔滨工业大学 0105205 班
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scanf("%f",&F); printf("\n Please enter L(uh)"); scanf("%f",&intf("\n C=%f(pf)\n",C*1000000-1.894); printf("\n go on or quit:y or n:"); getch(); scanf("%s",&H);
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电压控制 LC 震荡器
本设计由四部分组成：LC 震荡器，电压控制部分，放大电路，A/D 及电压显示部分。 正弦波震荡器为西勒震荡电路，通过变容二极管电容量的调节来实现频率变化。电压控制部 分由多路分压电路与多路开关组成，分别提供变容二极管电容量变化所需的电压。放大电路 由电压并联负反馈放大电路组成，用于调节输出波形的幅度。A/D 及电压显示部分由 CAD7106 高性能，低功耗，LED 显示，模数转换器组成。
高。在原理图及封装时用 Protel99SE 画出元件图如下：
CAD7106
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
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。
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振荡器设计20概要
电压控制振荡器摘要本设计是一个功能完善,性能优良的高频VCO(Voltage Control Oscillation。
主振器由分立元件组成。
电压对频率的控制是通过变容二极管来实现的。
即通过改变变容二极管的反向压降,从而改变变容二极管的结电容,继而改变振荡频率。
系统的输出频率范围-以上。
设计以单片机为控制核心,实现频率和电压为10MHz—40MHz。
频率稳定度在103值的实时测量及显示并控制频率步进,步进有粗调和细调的功能。
粗调可实现较大步进值调节,是调可实现较小步进值调节。
该功能使得频率的准确定位十分方便。
本电路在调频部分为提高输出频率精度,采用单片机控制主振器参数,根据产生不同的频率范围控制不同的主振器参数而达到提高精度和稳定度的目的。
为了高频信号的良好传输,本设计的部分电路板采用了人工刻板使得本设计更加特色鲜明,性能优良。
关键字:VCO 单片机变容二极管 A/D574AbstractThis design is a high frequency VCO with comprehensive and perfect function. The main vibrator is made up of several separable components. Voltage control on the frequency is realized by way of varicap diode. That, changing the reverse voltage of diode can adjust the frequency. The frequency of the apparatus can output-.This design uses from 10MHz to 40MHz, and its frequency stability can reach 103a single-chip as control core to measure and display the frequency and voltage and regulate frequency. The frequency adjustment includes two procedures -approximate adjusting and slight adjusting, The slight adjusting can realize the precise frequencyoutput. In order to change the precision of frequency to output, the circuit control the main vibrator with a single-chip. In order go gain what we to. we can change the different parameters of the main vibrator. In addition, Some part of the design wield arterial pattern plate. It nape the circuit mare perfect.Key words: VCO MCU DIODE A/D574一、方案论证与比较根据题目要求,提出以下三种方案加以论证比较。
第16章 电压控制LC振荡器的
12× 8 ROM REFERENCE DECODER LOCK DETECT LD MC CONTROL LOGIC f0 fout PHASE DETECTOR V R
OSCin
12BIT÷ R COUNTER
FIN 6BIT÷ A COUNTER 10BIT÷ N COUNTER
A5 A3 A2 A0
有键按下吗？ Y 是测频键吗？ Y 延时 置 标 志 位 28H.0 清 标 志 位 28H.1
N
是上调频率？ Y 清 标 志 位 28H.0
N
是下调频率？ Y 清 标 志 位 28H.0
N
置 标 志 位 28H.1
置 标 志 位 28H.1
调加1 子程序
调 减 1子 程 序
调用测频率子程序 N
发 送 上 调 控 制 信 号 给 FPGA 发 送 下 调 控 制 信 号 给 FPGA N
100 C d C 33.3 100 C d
(Ｃd为变容二极管的节电容)
第16章
电压控制LC振荡器的设计与分析
当f=15 MHz时，由 f
1 2 L1C
可得
15 10
6
1 100Cd 2 3.14 330 10 (33.3 1012 ) 100 Cd
RA2分别设置为0、1、0。在本设计中，因为fd直接输 入fin，而且步进是100 kHz，所以分频系数不会出现小
数，故可将A5～A0直接置0。
第16章
电压控制LC振荡器的设计与分析
16.2.3 FPGA测控专用芯片的VHDL程序设计 根据系统的总体设计方案，FPGA测控专用芯片的 输入信号有：FIN——被测频率信号输入端；CLK—— 200 Hz基准信号输入端；EN——ADDSUB的控制信号 端口，在EN的上升沿，ADDSUB可加载到FPGA；
电压控制LC振荡器设计
电压控制LC振荡器设计首先，我们需要了解电压控制LC振荡器的基本原理。
LC振荡器是由一个电感L和一个电容C组成，通过放大器提供正反馈实现振荡。
在电压控制LC振荡器中，通过改变电容C的电压以调节振荡频率。
当输入电压变化时，通过改变电容C的电压，可实现对振荡频率的控制。
接下来，我们来详细介绍电压控制LC振荡器的设计步骤。
首先，确定振荡频率的要求。
根据应用需求，选择所需的振荡频率范围和中心频率。
然后，选择适当的电感L和电容C。
根据振荡频率的要求，选择能够满足这一频率范围的电感和电容器。
电感L和电容C的数值选择是电压控制LC振荡器设计的重要一步。
可以通过计算公式或者参考相关的设计手册来确定合适的电感和电容数值。
接下来，设计放大器电路。
放大器电路可以选择运算放大器、晶体管放大器等。
放大器的选择是根据具体应用需求和设计要求来确定的。
通过运算放大器或者晶体管放大器提供正反馈，实现振荡。
放大器的增益也需要根据设计要求进行调整和控制。
然后，设计电压控制电路。
电压控制电路是改变电容C的电压以调节振荡频率的关键。
可以选择电压控制电容二极管、电压控制变压器等。
通过改变电容的电压，可以改变振荡频率。
电压控制电路的设计需要满足对电容电压的控制范围和精度要求。
最后，进行整体的电路调试和优化。
在完成电路设计后，需要进行电路的调试和性能优化。
通过实验和测试，可以对电路进行调整和改进，以满足设计要求和应用需求。
以下是一个典型的电压控制LC振荡器设计实例：假设我们需要设计一个电压控制LC振荡器，其振荡频率范围为1MHz到10MHz，中心频率为5MHz。
根据振荡频率范围的要求，选择合适的电感L和电容C。
在这个实例中，我们选择电感L为10μH，电容C为10pF。
然后，选择适当的放大器电路和电压控制电路。
在这个实例中，我们选择运算放大器作为放大器电路，选择电压控制电容二极管作为电压控制电路。
最后，根据实际设计需求，进行电路的调试和优化。
通过实验和测试，确定和调整电路参数，使其满足设计要求。
压控LC振荡
输出频率范围覆盖15-25MHz。
频率稳定度：
总结：
• 对电容三点式电路及其改进型有了更加深刻的认识。 • 由于对于变容二极管的使用尚不了解，因此仿真失败。会在今后留意这个问 题，收集使用变容二极管方面的知识。
结束
题目分析：
• 题目对输出频率，输出波形要求较高 • 1电容三点式： • 输出频率高，输出波形好，接近正弦波。 • 改变回路电容将将改变反馈系数，影响起振。 • 2电感三点式： • 调频不会影响反馈系数。 • 电感对高次谐波呈高阻抗，输出频率较低，输出波形较差。
采用改进型的电容三点式电路
基本电路形式：
电压控制LC振荡器
小组分工：
• 写报告，设计电路 • 写PPT，设计电路
题目要求：
• 电压控制LC振荡器设计： • （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～25MHz。 • （3）输出频率稳定度：优于10-3。 • （4）输出电压峰-峰值：Vp-p=1V±0.1V。
西勒振荡电路(Seiler Oscillator)
器件选型:
三极管：2N2222A
变容二极管：BB112
参数计算：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
后级射极跟随器：
实际电路中，使用变容二极管后效果不理想，改 用直接调整电容的方法。
仿真电路：
测试结果：
50欧姆负载上电压幅值在2V左右，且正弦波无明显失真。
输出频率：
电压控制LC振荡器的设计-课程设计任务书
电气与电子工程学院
课程设计任务书
设计题目：
电压控制LC振荡器的设计
课程名称：
专业课综合课程设计
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
起止日期：
至
课程设计任务书
题目名称(包括主要技术参数)及要求
电压控制LC振荡器的设计
1、主要技术参数：
（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）输出频率稳定度：优于10-3。
（4）输出电压峰-峰值：Vp-p=1V±0.1V。
2、设计要求
1）所设计的电压控制LC振荡器，要满足上面的技术要求。
2）根据课题的设计要求，正确设计并绘制出电路原理图。
3）元器件及参数选择。
4）编写设计报告，写出设计与制作的全过程，并附上有关资料和图纸，心得体会。
指导教师检查意见
备注
第十九周
星期三
明确设计任务及要求，
调研、查找、收集资料。
第十九周
星期四、星期五
总体方案的选择论证，从能够实现系统要求的多个方案中，经论证确定一种较为理想的设计方案，并画出由各单元电路组成的系统原理框图。
第二十周
星期一、二、三
单元电路的设计，参数的计算和元器件的选择，最终画出总的电原理图。分析各部分电路的工作原理，画出各关键点的电压波型。
第二十周
星期四
撰写课程设计的技术报告。
第二十周
星期五
提交报告、答辩、成绩评定。
设计总结：
考核成绩及评语
指导教师签字
年月日
系(教研室)意见
系(教研室)主任签字
年月日
设计内容及工作量
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。
第16章__电压控制LC振荡器的
责控制MC145152和实时测量压控振荡器输出信号的频
率。
第16章
电压控制LC振荡器的设计与分析
图16.5 FPGA测控专用芯片组成框图
第16章
电压控制LC振荡器的设计与分析
16.2.4 单片机控制程序的设计 本系统中单片机 AT89C51 负责键盘处理、各工作
状态的串行显示，以及配合FPGA测控和频率的预置，
Y
(R1) ＝ #05H? Y 查表
N
送 SUBF 显 示 N TI＝ 1？ Y R1←(R1) － 1 N
添加小数点
(R1) ＝ #00H？ Y 返回
28H.0＝ 1? N
Y
图16.11 显示子程序流程图
第16章
电压控制LC振荡器的设计与分析
16.3 主要VHDL源程序和汇编语言程序
16.3.1 FPGA的VHDL源程序 --YKZTQ.VHD LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
22H 21H 20H←3DH 3EH 3FH
LCALL HEXBCD2 N N
(LED7)＝ 0？ Y
(LED6)＝ 0？ Y
熄灭该数码管？ Y LED8←#0AH
N
图16.10 测频率子程序流程图
第16章
电压控制LC振荡器的设计与分析
开始
R0←#7FH
R1←#08H Y
(28H.0)=1? N (R1) ＝ #02H? N 查表
9 7 R 8 V 28 LD 3 VDD 2 VSS 1 Fin
R11 4.7 k
R12 100
C22 ＋5V 1000 pF
电压控制LC振荡器的设计.
电压控制LC振荡器的设计.1. 引言LC振荡器是一种基本的电路，在电子设备和通讯系统中应用广泛，例如，信号发生器、局域网网络、射频收发机和数字时钟等。
其具有频率稳定和频率可调等显著优点。
电压控制LC振荡器则是一种通过改变电压控制频率的振荡器，也被称为VCO（Voltage Controlled Oscillator）。
本文将讨论如何设计一种电压控制的LC振荡器。
2. LC振荡器的基本原理LC振荡器是由电感L和电容C以及一个放大器组成的。
当振荡器运行时，放大器输出电信号将被电感和电容产生相位差，并在放大器输入端反馈形成振荡信号。
LC振荡器的频率可以通过改变电容或电感的值来调节。
其特点是电路简单，但是频率稳定度受到电感和电容固有品质的影响，不能直接调节频率，而且温度和供电电压的变化也会引起频率变化。
电压控制LC振荡器是通过改变电容或电感的值来控制振荡频率的，在其基本原理上，与LC振荡器没有什么不同。
电压控制LC振荡器需要额外添加一个电压控制电容，实现了对频率的直接控制。
当电容的电压变化时，其容值也会随之变化，进而导致振荡频率的改变。
电压控制电容可以是可变电容二极管、反向二极管等。
电压控制LC振荡器的电路设计包括三个方面：振荡电路、放大器和电压控制电容等。
振荡电路的设计：选择合适的电感和电容是电路设计的重点。
电感的选择应该考虑到电感质量因数Q的高低，而电容的选择也要考虑到其品质因数。
品质因数是指LC振荡器输出电信号的失真程度，品质因数越大，振荡器输出的信号失真越小，频率稳定度越高。
放大器的设计：放大器的设计应该考虑到它的增益和输入输出电阻，印刷电路板的布局也应该考虑到信噪比和互调失真等因素。
电压控制电容的设计：电压控制电容可以是可变电容二极管、反向二极管等。
对于可变电容二极管，应该选择其与电感和电容的品质因数匹配度高的型号。
对于反向二极管，应选择其反向电容变化率高的型号。
5. 电路实现电路实现需要将上述三个方面的设计结合起来，进行电路原理图设计、PCB布局设计和元器件的选配。
电压控制LC振荡器之欧阳道创编
辽宁工业大学电子综合设计与制作课程设计（论文）题目：电压控制LC振荡器院（系）：电子信息工程学院专业班级：电子学号： 080学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2011.12.26—2012.01.06课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子信息工程学院教研室：电子信息工程学院注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要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。
关键词：VCO；单片机；变容二级管；MCU第1章LC振荡器电路的原理及选择1.1正弦波振荡器的分类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。
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辽宁工业大学电子综合设计与制作课程设计（论文）题目：电压控制LC振荡器院（系）：电子信息工程学院专业班级：电子学号： 080学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2011.12.26—2012.01.06课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子信息工程学院教研室：电子信息工程学院注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要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。
关键词：VCO；单片机；变容二级管；MCU第1章LC振荡器电路的原理及选择1.1正弦波振荡器的分类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。
1.2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.1.3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。
第2章系统设计与分析2.1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2.2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。
2.3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。
2.4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5 峰值检测电路2.5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功率放大器第3章 测试方法与测试数据3.1 测试参数说明3.1.1 主振频率LC 振荡器的输出频率称为主振频率或载波频率。
用数字频率计测量回路的谐振频率，高频电压表测量谐振电压，示波器监测振荡波形。
测试点如图中各点所示，即C 点测电压，E 点测波形。
A 点测频率。
由于数字频率计的输入阻抗较低，所以要接入电容，一般取等于几十皮法。
3.1.2 频率稳定度主振频率或载波频率的相对稳定性用频率稳定度表示。
虽然调频信号的瞬时频率随调制信号改变，但这种变化是以稳定的载频为基准的。
若载频不稳，有可能使调频信号的频谱落到接受机通带之外。
因此对于调频电路，不仅要满足一定频偏要求，而且振荡频率必须保持足够高的频率稳定度。
图示的克拉泼电路，其可达到，测量频率稳定度的方法是，在一定的时间范围（如1小时）内或温度范围内每隔几分钟读一个频率值，然后取范围内的最大值与最小值，则频率稳定度为0.00013.1.3 调制灵敏度单位调制电压所引起的频偏称为调制灵敏度，以S F 表示，单位为kHz/v ，即式中的频率变化量，由于变容二极管部分接入谐振回路，则引起回路总电压的变化量为频偏较小时，与的关系可采用下面近似公式，即调制灵敏度可以由变容二极管特性曲线上处的斜率及式计算。
越大，调制信号的控制作用越强，产生的频偏越大。
U S mf f Ω∆=3.1.4输出功率上得到最大不失真功率。
高频功率放大器的输出功率是指放大器的负载RL与丙类功率放大器的谐振回路之间采用变压器耦合方式，对于本设计由于负载RL上的功率，实现了阻抗匹配，则集电极回路的谐振阻抗R0上的功率等于负载RL所以将集电极的输出功率视为高频功率放大器的输出功率。
测试：高频信号发生器提供激励信号电压与谐振频率，示波器监视波形失真，直流毫安表测试集电极直流电压，高平电压表测量负载R的端的电压。
只L有在集电极回路处于谐振状态时才能进行各项技术指标的测量。
3.2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.3.3测试指标（1）VCO输出频率范围的测量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。