电压控制振荡器

学科分类号

本科学生电子课程设计论文题目：电压控制LC/RC振荡器

姓名罗脉

学号2006180816

院（系）工学院

专业、年级 06级应用电子技术教育

指导教师兰浩、杨小钨

2008年9 月30日

说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90—100分记为

优秀，80—89分记为良好，70—79分记为中等，60—69分记为及格，60分以下记为不及格。

第1章绪论

1.1振荡器的发展现状：

如果说电子系统的头脑是处理器，那么它的心脏就是能提供系统时序的频率控制器，这两者都是实现整体功能的重要部件。当前，市场对频率控制部门的要求基本上同对整个电子行业的相一致，即高性能、多功能、小型封装、低功耗、低价格和更短的设计周期。在快速的技术发展浪潮面前，领先的半导体公司所做出的努力自不必说，而时序振荡器及其他时序元件的设计和制造者也在力求能跟上这种趋势。

1.2 压控振荡技术的现状：

随着电子行业的发展，振荡器逐步向集成化，小型化，较高的频率及动态范围和低功耗。同时也要顾及控制方便及性价比高等各方面的原因，同时各公司也正在这些方面发展，因此大量的高性能压控振荡器也相应的投入市场，但是振荡器的发展空间却远远达不到要求，因为现在越来越多的电子成品都要用到控制脉冲，而这些脉冲都是由振荡器产生的，所以在振荡器，特别是压控振荡器的发展却还有很大的市场，所以压控振荡器在未来市场上还有较大的发展空间。1.3 选题意义:

根据题目要求要实现一个频带较宽的振荡器，并且还要有较高的频率稳定度，还要实现步进从而我觉得采用压控振荡器为较好的选

择。同时要顾及时间，性价比和我们所学的知识来说我觉得该电路是最佳选择。

1.4 本设计的工作:

一、设计目的

1、巩固模拟电子技术基本知识，综合运用所学知识；

2、掌握模拟电子线路的调试方法，增强工程实践能力和综合分析问题的能力；

3、掌握数字电子系统控制的方法。

二、设计要求

1、任务

设计并制作一个电压控制LC/RC振荡器。

2、要求

（1）不可采用单片集成电路实现；

（2）振荡器输出为正弦波，波形无明显失真。

（3）输出频率范围：1kHz～1MHz。

（3）输出频率稳定度：优于10-2。

（4）输出电压峰-峰值：Vp-p=1V±0.1V。

（5）实时测量并显示振荡器输出电压峰-峰值，精度优于10％。

（6）可实现输出频率步进，步进间隔为100Hz。

三、设计时间

设计准备阶段时间：2008年1月——2008年上学期16周

设计准备阶段任务：完成电路的设计和仿真调试（用EDA或

Multisim8或Protel或Pspice完成仿真调试；若无仿真调试结果不能进入实际调试阶段）

实际调试阶段时间：2008年暑假

（1）2008年上学期16周开始自行采购元器件。

（2）焊接电路及调试时间：二周

（3）演示时间：一天

设计报告撰写时间：设计调试结束——2008年9月30日前

第2章硬件部分简介

2.1 具体方案论证与设计:

本电路基本上可分为压控振荡器，锁相环电路，峰值检测电路以及显示电路四大主要电路，但其中还有一些滤波电路和放大电路在具体运用时会简单的提到，下面我就简单的介绍一下这四大电路的具体方案与论证。

一、振荡器的方案选择：

为实现题目要求我考虑了三个比较好的方案：

方案一：

采用克拉泼电路来实现，该电路振荡频率比较稳定，但其频率覆盖范围较窄，一般为 1.2-1.3.若要实现这么大的范围可能要用到好几段。而且该振荡在一个较宽的波段内其输出幅度不均匀，频率升高后不易起振，因此不采用该方案。

方案二：

采用桥式RC振荡器，该电路频率刚好达到题目要求，而且相对lC振荡器来讲在实际电路中会更好调试，但是频率稳定度不高，且由于频率范围太宽，RC振荡器要分几档，这样较难实现100HZ步进，故不采用此方案。

方案三：

采用高稳定度的西勒电路，该电路容易起振，振荡频率也比较稳定，当参数设计得当时，覆盖范围可达到 1.4-1.6.因此只需2到3段就可实现。电路要求频率覆盖范围要广所以采用该电路来实现。

正弦压控振荡电路（VCO）的论证

选用西勒振荡电路作为VCO。这种电路的特点是：振荡频率由C3、C4决定，但反馈系数由C1、C2决定，解决了基本三点式振荡设计中存在的改变振荡频率必改变反馈系数的矛盾。综合考虑稳幅输出和调谐方便，本设计选用变容二极管取代C4实现本系统核心模块

VCO）。

控制电路的选择：

方案一：

采用手工改变电压法,在LC振荡器的谐振回路通过改变二极管两端的电压来改变振荡器的输出频率,达到压控振荡的目的,该电路简单,

但产生的正弦波稳定性较差，调节频率易受外界环境变化的影响,而且不利于实现步进.故在此不采用.

方案二：

通过 D/A转换器,产生精确的控制电压,控制变容二极管两端的电压改变振荡器的输出频率,该方式电路结构简单,比较适合单片机实现多种功能, 但这种方式的精度取决于D/A转换的精度,且频率稳定性较差易受外界影响的缺点，故不采用此方案。

方案三：

采用锁相环频率合成器进行压控控制，该电路调节频率方便，可以较好的实现步进，而且输出频率稳定度与晶体的稳定度相当,提高了输出频率的稳定度。所以该电路采用这种方案。

三、峰值检测电路：

方案一：

采用专用的峰值检测芯片来实现峰值检测。但是这种方法要采用专用的芯片，因此价格较高而且可能芯片不是很容易找到。

方案二：

采用二极管包络检波法来实现。这种电路比较简单而且实现