电压控制lc振荡器xin.docVIP

测控电路设计 专 业：测控技术与仪器 班 级： 姓 名： 学 号： 目 录 1 引 言 3 1.1 振荡器概述 3 1.2 本课题设计意义 3 2 系统总体设计方案 5 2.1 设计要求 5 2.1.1 设计依据 5 2.1.2 基本要求 5 2.2 设计思路 5 2.3 整体框图 5 2.4 方案比较与论证 6 2.4.1 电压控制LC振荡器的设计与比较 6 2.4.2 功率放大器的设计和比较 8 2.4.3 LC振荡器控制信号的实现比较 8 3 单元电路设计 9 3.1 压控振荡器的设计 9 3.1.1 振荡电路原理 9 3.1.2 西勒振荡器电路 9 3.1.3 电压控制LC振荡电路 10 3.2 变容二极管的设计 11 3.3 功率放大电路的设计 12 4 硬件电路的制作与调试 14 4.1 硬件设计 14 4.2 系统调试主要测试仪器 14 4.3 系统调试 14 4.4 误差分析 16 5 结束语 17 参考文献 18 附录1元器件清单 19 附录2 multisim原理图 20 附录2 计算过程 20 1 引 言 1.1 振荡器概述 振荡器广泛应用于各行各业中，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热；某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制；电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等电路中更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO压控振荡器几乎与电流源电路和运放电路具有同等重要的地位。 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。压控LC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。早期的压控可变电抗元件是电抗管，后来大都使用变容二极管在微波频段，用反射极电压控制频率的反射速调管振荡器和用阳极电压控制频率的磁控管振荡器等也都属于压控振荡器的性质在通信技术、测量技术、计算机技术等各种领域中，常常要用到精度比较高，频率稳定度高且方便可调的信号源电压控制振荡器是如今使用非常广泛的一类电子器件，为电光转换电路、移动式手持设备等提供了很好的解决方案。压控振荡器的应用范围很广集成化是重要的发展方向。石英晶体压控振荡器中频率稳定度和调频范围之间的矛盾也有待于解决。随着深空通信的发展，将需要内部噪声电平极低的压控振荡器。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。 2.3 整体框图 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正弦波，其稳定度优于10-3。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2—1所示。 图2—1系统整体设计框图 2.4 方案比较与论证 2.4.1 电压控制LC振荡器的设计与比较 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。 1、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。互感耦合振荡器在调整反馈（改变耦合系数）