电压控制LC振荡器设计说明书
毕业设计说明书课题名称电压控制LC振荡器的设计
系别电子信息工程系
专业应用电子技术
起讫时间： 200
摘要
本设计描述了电压控制LC振荡器的设计思路，实现的方法及测试方法和测试结果。本设计采用西勒振荡器作为振荡器的主题部分，解决了基本三点式振荡设计改变振荡频率必改变反馈系数的矛盾，通过改变变容二极管两端的电压来调节振荡器输出频率实现输出在15MHz-35MHz范围内可变，通过VCO改变频率实现频率合成并稳定频率，通过功率放大器使电路输出电压控制在1V。
关键词：电压控制；LC振荡器；西勒振荡器；变容二极管；功率放大器
Abstract
This design is described the voltage control LC this design describes the voltage controlled LC oscillators design and realization method and testing methods and the test results. This design uses the west as the theme of oscillator, oscillator to solve the basic SanDianShi oscillation design change oscillation frequency will change the contradiction, the coefficient of feedback by changing the transfiguration diode ends to adjust the oscillator frequency output voltage output in 15MHz - 35MHz realized within VCO changes frequency variable, through frequency synthesis and realize stable frequency, through the power amplifier output voltage control circuit make 1V in.
Keywords：V oltage—controlled ；LC Oscillators；Xiler oscillator；Transfiguration diode；Power amplifier
目录
摘要 (1)
1 引言 (5)
1.1 振荡器概述 (5)
1.2 本课题设计意义 (5)
2 系统总体设计方案 (7)
2.1 设计要求 (7)
2.1.1 设计依据 (7)
2.1.2 基本要求 (7)
2.2 设计思路 (7)
2.3 整体框图 (7)
2.4 方案比较与论证 (8)
2.4.1 电压控制LC振荡器的设计与比较 (8)
2.4.2 功率放大器的设计和比较 (10)
2.4.3 LC振荡器控制信号的实现比较 (10)
3 单元电路设计 (11)
3.1 压控振荡器的设计 (11)
3.1.1 振荡电路原理 (11)
3.1.2 西勒振荡器电路 (11)
3.1.3 电压控制LC振荡电路 (12)
3.2 变容二极管的设计 (13)
3.3 功率放大电路的设计 (14)
4 硬件电路的制作与调试 (16)
4.1 硬件设计 (16)
4.2 系统调试主要测试仪器 (16)
4.3 系统调试 (16)
4.4 误差分析 (18)
5 结束语 (19)
参考文献 (20)
致谢 (21)
附录1元器件清单 (22)
附录2 硬件电路印制版图 (23)
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（VCO）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。
电压控制LC振荡器在任何一种LC振荡器电路中都是将压控可变电抗元件插入振荡回路中，本设计中采用变容二极管作为压控可变点抗元件，这样就可形成LC压控振荡器。早期的压控可变电抗元件是电抗管，后来大都使用了变容二极管。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。
1.2 本课题设计意义
随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，振荡器就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。
本设计电压控制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多的解决方案。本文设计的是电压控制LC振荡器，设计中采用了改进型电容三点式西勒振荡器电路作为本设计的主要组成部分，解决了基本三点式振荡电路设计中存在的改变振荡频率必改变反馈系数的矛
盾，通过调节压控变容二极管两端电压来改变振荡器的输出频率，使设计系统达到15MHz～35MHz输出频率可变的要求。在LC振荡器的LC回路中，使用电压控制电容器（变容二极管器），就可以在一定频率范围内构成电压调谐振荡器，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。
本设计电压控制LC振荡器采用了变容二极管来实现电压控制的功能，末级功率放大器采用了三极管9018，实现了功率放大的功能，并使其三极管工作在丙类状态，以提高工作效率。若负载为容性阻抗，采用串联谐振回路以提高输出功率。系统主要选用LC振荡器来实现振荡，并改变电路输入电压来控制电路频率的变化。LC振荡器因谐振回路具有很高的选择性，即使放大器工作在非线性区，振荡电压也非常接近正弦形，达到设计要求。但因它的谐振元件LC之值只限于体积不宜过大，振荡频率不宜太低一般为几百千赫到几百兆赫。频率稳定度一般为10-2～10-4量级，略优于RC 振荡电路，但比石英晶体振荡器要低几个数量级。谐振元件L或C的数值调节方便，可借以改变振荡频率，因而为广播、通信、电子仪器等电子设备所广泛采用。
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。
2 系统总体设计方案
2.1 设计要求
2.1.1 设计依据
（1）与电子电路设计有关的国家和行业的法规、技术标准与规范等；
（2）本电压控制LC振荡器设计任务书要求的技术范围。
2.1.2 基本要求
(l）振荡器输出为正弦波，波形无明显失真。
（2）输出频率范围：15～35MHz。
（3）输出频率稳定度：优于3
10 。
(4）输出电压峰——峰值：Vp_p =1V±0.1V。
2.2 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。
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）时，基本上不影响振荡频率。但由于分布电容的存在，在频率较高时，难于做出稳定性高的变压器，而且灵活性较差。一般应用于中、短波波段。
方案二：采用电感三点式振荡。由于两个电感之间有互感存在，所以很容易起振。另外，改变谐振回路的电容，可方便地调节振荡频率，由于反馈信号取自电感两端压降，而电感对高次谐波呈现高阻抗，故不能抑制高次谐波的反馈，因此振荡器输出信号中的高次谐波成分较大，信号波形较差。
方案三：采用电容三点式振荡器。电容三点式振电路的基极和发射极之间接有电容，反馈信号取自电容两端，它对谐波的阻抗很小，谐波电压小，因而使集电路电流中的谐波分量和回路的谐波电压都较小。反馈信号取自电容两端，由于电容对高次谐波呈现较小的容抗，因而反馈信号中高次谐波分量小，故振荡输出波形好，而且电容三点
式振荡器的频率稳定，适于较高工作频率。
考虑到本设计中要求频带较宽，输出波形好，所以选择方案三，采用电容三点式振荡器作为本设计振荡器类型。
2、压控LC 振荡模块
方案一：采用高稳定度适用于产生固定频率场合的克拉泼（Clapp）经典振荡电路。
方案二：采用高稳定度的西勒（Seiler）经典振荡电路，如图2—2所示。
图2—2西勒振荡电路
以上两种方案中，方案一采用克拉泼电路，该电路振荡频率较为稳定，但该振荡的频率覆盖范围较窄，一般为1.2～1.3，若要覆盖15～35MHz，至少要分3～4 段。而且该振荡在一个较宽的波段内输出幅度不均匀，频率升高后不易起振。因此该方案不予采纳。而方案二采用西勒振荡电路，克服了克拉波振荡器的缺点在电感上并接一个可调电容调节振荡频率，电路较易起振，振荡频率也较为稳定，当参数设计得当时，覆盖范围可达1.4～1.6，因此只需2～3 段即可覆盖设计要求的15～35MHz 的频率范围。故采纳方案二的设计。
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会引起反馈系数改变的矛盾。本设计选用变容二极管取代C4实现本系统的核心模块—VCO电路，西勒振荡电路的原理图如图2—2所示。
2.4.2 功率放大器的设计和比较
高频功率放大器有多种形式，有甲类（=0
90）、丁
90）、丙类（＜0
180）、乙类（=0
类。理论上说导通角越小即导通时间越短，电路工作的效率越高，但为还原初始信号所需的后级电路也越复杂。
甲类互补放大器和乙类放大器适用于线性放大，多用于宽带功率放大，但是效率较低，理论最大值分别为50％和78.5％；丙类、丁类适用于固定频率的放大电路中在放大等幅信号时，放大器一般工作在丙类状态，而放大高频调幅信号时一般工作在乙类状态，丙类放大器的效率高，且具有选频作用的谐振网络能滤去谐波，从严重失真的电流波形中得到不失真的电压输出。
放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集。电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失真。因而工作在丙类状态，其谐振网络主要是用来从失真的电流脉冲中选出基波、滤除谐波，从而得到不失真的输出信号。
根据实际要求该放大器属于选择频率段的放大器，丁类在规定时间内较难设计制作，由于丙类放大器效率较高且容易制作和调试，且具有选频作用的谐振网络能滤去谐波，从严重失真的电流波形中得到不失真的电压输出。所以我们选择了丙类谐振放大器作为本设计的功率放大器。
2.4.3 LC振荡器控制信号的实现比较
方案一：采用VCO,函数发生器，如ICL8038。它通过改变外加控制电压，改变芯片內的电容充电电流，从而可以输出一定频率的正弦波。但是其输出的频率较低，而且频率的稳定度差，频率的难以控制检测。
方案二：采用锁相环路技术，利用锁相环，使振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需的频率上，从而产生稳定的VCO控制电压，这样大大提高了控制信号的稳定性。但锁相环路技术是利用误差信号电压去消除频率误差的自动控制电路。
方案三：采用普通电压源，通过滑动变阻器改变LC振荡器的输入电压来实现对LC 输出频率的控制，这种方案可以实现较小的频率间隔。
因此，根据本课题设计要求，方案一比较适用，更方便了本设计电路的制作和调试。
3 单元电路设计
3.1 压控振荡器的设计
3.1.1 振荡电路原理
本设计选用西勒振荡器作为振荡电路，对于一个振荡器，首先要判断它是否能产生振荡，其振荡频率可根据选频网络的参数进行计算。要满足振荡电路自激振荡,则必须满足电路产生振荡的基本条件，即使电路中的反馈信号与输入信号大小相等，相位相同。正弦振荡电路由A放大电路和F反馈网络组成。满足下列条件电路起振。
1、振幅平衡条件
振荡电路产生自激振荡满足振幅平衡条件
式（3—1）
即放大倍数与反馈系数乘积的模为1，反馈信号与原输入信号的幅度相等。
2、相位平衡条件
振荡电路产生自激振荡时满足相位平衡条件
式（3—2）
即放大电路的相移与反馈网络的相移之和为2nπ，引入的反馈为正反馈，反馈端信号与输入端信号同相。
经分析西勒振荡电路的振荡原理得出高静态工作点Q的谐振回路是电路起振的关键。Q的值不高就无法从丰富的频率中选出可以构成自激振荡的频率分量构成正反馈，振荡电路据无法正常起振。谐振回路的Q值是放映回路在谐振时的能量损耗。损耗越小，Q值越高。解决这个问题的方法是尽可能选择高Q值的L和C。一般情况下，电容的值较高，不会对电路的Q值构成影响。电感成为影响谐振回路的主要因素。理论上讲空心的电感线圈损耗较小，Q值较高，满足电感值较小无法回路的需要。经过反复实践，选频网络选用高频材料镍芯材料最为绕制电感的材料。
3.1.2 西勒振荡器电路
如上图2—2所示是西勒振荡器的原理图电路图。C4电容调整振荡器的频率，而C3用固定电容，在一般情况下，C1和C2电容都远大于C3，其振荡频率近似为
式（3—3）
式(3—3)是振荡频率计算式。调节C4电容改变振荡器频率，由于C3电容不变，所以谐振回路反映到晶体管输出端的等效负载变换很缓慢，故调节C4对放大器增益的影响不大，从而保证振荡幅度的稳定，其频率覆盖系数较大，可达1.6～1.8。
3.1.3 电压控制LC振荡电路
在本设计中LC振荡器电路采用了改进型电容三点式振荡器中的经典的西勒振荡电路，减弱了晶体管与振荡电路中谐振回路的耦合，使其频率稳定度可达到10-5～10-4 数量级。该电路频率稳定性高，输出幅度均匀，调谐范围也比较宽。电路原理电路图如图3—1所示。
压控振荡器的作用是产生频率控制电压变化的振荡电压。其特性可用调频特性即瞬时振荡角频率相对于输入控制电压的关系来表示，在一定范围内瞬时振荡角频率和输入控制电压是成线性关系的。因此可得出瞬时振荡角频率是压控振荡器的中心频率和压控电压为零时的振荡频率和压控灵敏度积的总和。
图3—1 压控LC振荡器电路原理图
电路原理说明：该压控振荡器由西勒振荡器组成，其中由R1、R2、R3及晶体三极管Q1等组成振荡电路，由C3、C4、C5、Rp1、L2及变容二极管等元器件组成振荡器的选频网络，完成频率选择。通过调节可变电阻Rp1来改变电压的大小，从而改变变容二极管两端的电压，使输出频率发生改变，达到设计目标中电压控制LC振荡器的指标。耦合电容C6隔离前后极电路，使晶体三极管的静态工作点不受后极电路的影响，工作在放大状态。
3.2 变容二极管的设计
变容二极管是利用PN结反偏时结电容大小随外加电压而变化的特性制成的。反偏电压增大时结电容减小，反之结电容增大。它在本设计中起到了使电路自动调谐、调频和调相的作用，在谐振回路中也可作为可变电容使用。
本设计中VCO压控振荡器产生的振荡频率范围与变容二极管的压容特性有关。图3—2为变容二极管的电容特性测试电路图，图3—3为变容二极管和压控振荡器的压控特性示意图。从图中可见，变容二极管的反偏电压由最小到最大的变化即Vmin—Vmax；对应的输出频率变化范围是Fmin—Fmax.在预先给定L的情况下，对变容二极管加不同的电压，测得对应的谐振频率，从而可计算出Cd的值。减小谐振回路电感的电感量，调节电容的容量，不需要并联或者改变变容二极管，即可很容易地实现频率扩展。在实验中利用该方法用单管电感，调节电容使VCO输出频率达到设计要求。
图3—2 电容特性测试电路图
图3—3 变容二极管压容特性和压控振荡器的压控特性
3.3 功率放大电路的设计
本设计采用高频功率放大器，在其设计中首先要考虑的是晶体三极管的选择。通常在选择过程中晶体管的极限参数将是选择的主要依据。这些参数包括：集电极最大允许电流，反向击穿电压，二次击穿，集电极最大允许损耗功率，晶体管的安全工作区等等。根据本设计的工作频率和输出电压的要求，本设计选用共发射极电路作为放大电路，设计中晶体三极管工作在放大状态。电路图如图3—4所示。
图3—4 功率放大电路的设计
设计中电路采用两级放大实现，利用三极管9018将压控振荡器输出的电压进行放大，前一级电路工作在甲类状态，在频率改变的情况下，电压负反馈使输出电压稳定在1V±0.1V。后一级电路可以进一步提高放大器的工作效率。后级的三极管3DA5109工作在丙类状态，可以提高功率放大器的功率。T1为中介耦合变压器，能把Q1的功率完全的传输到工作在丙类的Q2上。为了防止失真过大，输出端采用并联谐振电路。当负载为容性时，采用串联谐振回路。这样可以使输出功率和效率都到达最大值。在该电路中，可以保持输出电压稳定在1V±0.1V。
为了稳定静态工作点，设计中射极放大电路采用分压式偏置电路，如图3—5所示。
图3—5分压式射极偏置电路
分压式射极偏置电路是常用的一偏置稳压电路，图中Rb1为上偏置电阻，Rb2为下偏置电阻，Rc为集电极电阻，Re为发射极电阻，Ce为电路的射极旁路电容，在电路中起到了使电路的交流信号放大能力不因Re的存在而降低，使电路的放大倍数不受影响的作用。电路中Rb1、Rb2为基极偏置电阻为三极管建立了合适的基极电压；Rc电阻起到了使放大电路的电流信号转换为以电压形式输出信号的作用。
放大电路中放大的本质是实现能量的控制和转换，即能量的转换：把输入的微弱信号放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，对信号进行不失真放大。信号由三极管的基极输入，由三极管的集电极输出，基极与发射极之间形成了回路，构成了反馈。
4 硬件电路的制作与调试
4.1 硬件设计
本设计选择了印刷电路板作为本设计的电路板，以此来保证电路设计要求高频15MHZ至35MHZ的特性要求。硬件制作的目的是在原有的理论基础上通过示波器等一些常规的实验仪器来验证电路原理的过程，实现电路设计要求。本设计由VCO压控电路和功率放大电路两部分组成。印刷电路板板材选用了单面敷铜板，一面放置元器件，另一面在腐蚀的时候保留下来作为连线。所有电路中的连线都直接接在另一面，确保了连线的可靠性和屏蔽的要求。可以达到良好的高频特性，连接线均采用屏蔽线。这些措施保证了作品的稳定性以及检测结果的正确性。整个系统的硬件部分调试可分为各个模块调试和逐级联成整体调试，这样确保了调试的成功率。
在压控振荡器中主要是调整LC回路中的电感值以使得输出频率的范围来满足设计要求。宽带放大器的调试比较困难，首先是调整两极放大器的晶体管的静态工作点，由于简化电源设计，放大器的电源采用＋5V ，比较容易出现饱和和截止失真，因而调整较为困难。我们主要是从示波器上观察失真，以便从最低频率到最高频率以不出现明显的波形失真为标准。随后的调试是调整末级放大器的旁路电容，以使得在整个频段中输出电压大致为1V 。
4.2 系统调试主要测试仪器
表4—1 测试仪器及设备
4.3 系统调试
使用直流稳压电源 DF1731SL1ATA为变容二极管提供反向可变的反向偏压，同时用数字示波器TDS1002 检测振荡波形。微调电路图中的电感和三极管的静态工作点，使得每段LC振荡回路都能覆盖设计频率范围。
1）输出频率范围稳定度的测试
设定标称频率为30MHz 以30S 为单位测量不同时间的频率值。式(4—2)为频率稳定度的计算公式。同时测量最小和最大的输出频率，看该频率能稳定在哪个范围之内。
%10002
1?-=f f f A 式（4—2）
式(4—2)中A 为频率稳定度，1f 为实测频率，0f 为标称频率。
表4-3 输出频率范围及稳定度记录表
改变电压的大小，从而改变变容二极管的值，使频率的值发生改变。在频率值发生改变的情况下，通过读示波器上显示的波形，来确实频率的变化范围是否在我们所规定的范围内变化。通过示波器上显示的频率变化大小，得出频率稳定度的范围。如表4-3所示是输出频率范围及稳定度的记录表。
2）输出波形的测试
用示波器测试电路观察产生的波形是否符合设计的要求。通过调节示波器，使得波形的产生更加符合设计标准。在测量波形的时候，要注意的是波形的产生，若测得波形的图像不符合我们所要的标准，可通过调节示波器或者调节电阻电容值来改变波形输出的大小及波形的变化范围。如图4-1所示是本设计的仿真波形图，输出为无失真正弦波波形。
图4-1调试波形图
3）输出电压峰峰值的测试
根据示波器的测试数据及其波形，来测试输出电压的峰峰值是否达到设计目标，也可用数字式万用表测量输出电压。通过调节频率或者改变电阻电容的阻值，来判断电压的稳定度是否在1V左右。
4）测量数据结果
通过测量电压、频率和波形，从而产生本系统中与要求相符合的数据。测量的数据中，电源电压的测量值在1V左右，频率的测量范围也在15～35MHz左右。在测量时，因为电容、电阻和晶体管的参数影响，最后测得的值，在一定程度上出现了误差。
4.4 误差分析
本系统涉及的模拟硬件电路较多。压控振荡器和功率放大模块纯属于硬件部分，又属于高频部分。导致管脚分布电容对电路的影响极大，因晶体管的特性参数存在较大差别，所以实际测试结果与理论数据值存在一定的误差。不过在测试硬件电路时反复调整电感和电容的具体数值，也可达到理想的结果。
在设计电路时，选用元器件也要有所考虑，尽量减小误差值。当然在焊接电路的过程中，由于焊接工艺的好坏，也会间接影响电路的输出，避免虚焊，漏焊等状况。
5 结束语
在这次毕业设计的课题电压控制LC振荡器中运用了很多我学过的知识，比如模电，高频电子等专业知识等，这次的毕业设计是对我这三年来所学知识的综合考察。通过这次的毕业设计不仅让我对许多知识有了更深的了解，还锻炼了我的独立思考问题的能力，这为我以后步入社会工作垫了一个基础。
在设计过程中我遇到了很多问题，一开始的设计使自己感到很迷茫不知道该从何入手，甚至都觉得这个课题比想象中更难。但是后来通过在网上搜索电子资料，且在学校图书馆借到的书本参考资料使我对本设计逐渐有了信心。不过在之后的设计中，即使有了丰富的参考资料，但是还是遇到了许多问题，通过各类方案的比较最终得出了最适合的方案。
设计电压控制LC振荡器中压控电路包括了振荡器和放大器，其中包括了射极放大电路，我采用了分压式放大电路。起先在如何选择振荡器类型的方面想了很多，通过各类方案比较最终选择了西勒振荡器，因为它的起振条件比较容易，而且振荡幅度的跨幅也比较大，条件都满足本次的设计要求。
在老师的指导和与同学的互相交流下，得到了很多的帮助。在选择电路图方面花的时间较长，通过实验仿真软件multisim10的不断试验最终得出了想要的电路图实现了设计的各种功能，达到了设计的要求。确定了电路，就可以做之后的一系列的事情。当然，在之后的设计中，遇到的问题也是很多。例如，参数的计算，元器件的选择，电路的焊接以及电路的调试等等。不过，这些问题也并不构成阻碍，最终都在我的努力和老师的指导下都得到了解决。
不知不觉中，八周的毕业设计已接近尾声了，接下来就是要步入社会投入真正的社会实战中去了，此时我不免有些后悔三年的学习中没有学好哪怕就是一门或是一种使自己终身受用的。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。
参考文献
[1] 全国大学生电子设计竞赛组委会．全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编(2005)．北京：北京理工大学出版社，2006.
[2] 全国大学生电子设计竞赛组委会．全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编(2003)．北京：北京理工大学出版社，2004.
[3]林春方. 高频电子线路.北京:电子工业出版社,2007.
[4] 王卫东，傅佑麟.高频电子线路.北京：电子工业出版社，2004.
[5] 于海勋，郑长明.高频电路实验与仿真.北京：科学出版社，2005.
[6] 陈梓城.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2007.
[7] 侯丽敏.通信电子线路.北京：清华大学出版社，2008.
[8] 稻叶保.振荡电路的设计与应用.北京：科学出版社，2004.
[9] 刘延飞，李琪，王晓戎，常春藤.基于multisim 9的电子系统设计、仿真与综合应用.北京：人民电邮出版社，2008.
电压控制LC振荡器word版
中北大学 《电子线路》 课程设计说明书 学生姓名：吴董会学号： 04062403X35 学院：信息商务学院 专业：通信工程专业 题目：电压控制LC振荡器 指导教师：辛洁职称: 助教 鲁旭涛助教 2007 年 1 月 25 日
中北大学 《电子线路》课程设计任务书 2006/2007 学年第一学期 学院：信息商务学院 专业：通信工程 学生姓名：吴董会学号： 04062403X35 课程设计题目：电压控制LC振荡器 起迄日期： 1 月 15 日～ 1 月 26 日 课程设计地点：通信工程专业实验室 指导教师：辛洁鲁旭涛 系主任：赵冬娥 下达任务书日期: 2007 年 1 月15 日
课程设计任务书
课程设计任务书
目录 1 引言： (1) 2 设计任务及要求： (1) 3 LC压控振荡器电路的原理及选择： (1) 4 系统简介： (4) 4.1 系统组成： (4) 4.2 系统工作过程简介： (5) 5 压控LC振荡器电路设计（vco电路）： (6) 6 峰值检测电路： (6) 7 高频功率放大电路的设计： (7) 8 测试方法与测试数据： (8) 8.1测试仪器： (8) 8.2测试指标： (8) 8.3数据的测量及计算： (8) 9 心得体会： (9) 10 参考文献：.......................................................... (10)
1.引言 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。 2. 设计及要求 名称：电压控制LC振荡器 要求： 振荡器输出为正旋波，波形无鸣谢失真 输出频率范围：15MHZ~35MHZ。 输出频率稳定度：优于0.01
LC正弦波振荡电路的仿真分析
摘要 振荡器的种类很多，适用的范围也不相同，但它们的基本原理都是相同的，都由放大器和选频网络组成，都要满足起振，平衡和稳定条件。然后通过所学的高频知识进行初步设计，由于受实践条件的限制，在设计好后，我利用了模拟软件进行了仿真与分析。为了学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。 关键词：LC振荡回路；仿真；正弦波信号；Multisim软件；
目录 一、绪论 (1) 二、方案确定 (1) 2．1电感反馈式三端振荡器 (2) 2．2电容反馈式三端振荡器 (3) 2.3 振荡平衡条件一般表达式 (4) 2．4起振条件和稳幅原理 (4) 三、LC振荡器的基本工作原理 (4) 四、总电路设计和仿真分析 (5) 4.1软件简介 (5) 4.2 总电路设计 (7) 4.3 进行仿真 (8) 4.4 各个原件对电路的影响 (11) 五、心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录 (14) 电路原理图 (14) 元器件清单 (14)
一、绪论 在本课程设计中，对LC正弦波振荡器的仿真分析。正弦波振荡器用来产生正弦交流信号的电路，它广泛应用于通信、电视、仪器仪表和测量等系统中。在通信方面，正弦波震荡器可以用来产生运载信息的载波和作为接收信号的变频或调解时所需要的本机振荡信号。医用电疗仪中，用高频加热。在课程设计中，学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。 我利用了仿真软件对电路进行了一写的仿真分析，得到了与理论值比较相近的结果，这表明电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。 本课程设计中要求设计的正弦波振荡器能够输出稳定正弦波信号，本设计中所涉及的仿真电路是比较简单的。但通过仿真得到的结论在实际的类似电路中有很普遍的意义。 二、方案确定 通过对高频电子线路相关知识的学习，我们知道LC正弦波振荡器主要有电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器以及改进型电容反馈式振荡器（克拉波电路和西勒电路）等。其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。我们这里研究的主要是LC三端式振荡器。
压控振荡器的设计与仿真.
目录 1 引言 (2) 2 振荡器的原理 (5) 2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5) 2.2 起振条件 (9) 2.3 压控振荡器的数学模型 (10) 3 利用ADS仿真与分析 (11) 3.1 偏置电路的的设计 (12) 3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13) 3.3 压控振荡器的设计 (15) 3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18) 3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23) 4 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25)
压控振荡器的设计与仿真 Advanced Design System客户端软件设计 电子信息工程（非师范类）专业 指导教师 摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS 1 引言 振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，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。尤其在通信系统电路中，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更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。 人们对振荡器的研究未曾停止过。从早期的真空管时代当后期的晶体管时代，无论是理论上还是电路结构和性能上，无论是体积上还是制作成本上无疑都取得了飞跃性的
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=OV 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。 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，灵敏度最咼，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 WV) 0 8 10
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A c ，振荡频率f c ，输入信号灵敏度k c ，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。当输入信号u(t)等于0时，输出信号的频率f等于f c；当输入信号u(t)大于0时，输出信号的频率f高于f c；当输入信号u(t)小于0时，输出信号的频率f低于f c。这样，通过改变输入信号的幅度大小就可以准确地控制输出信号的频率。 二.程序及结果分析 定义一个锯齿波信号，频率是20HZ，幅度范围在0V和1V之间。现在用此信号 =20HZ,输入信号作为压控振荡器的输入控制信号，该压控振荡器的振荡频率f c 灵敏度，初始相位。使用MATLAB求得输出的压控振荡信号。MATLAB 程序如下： %MATLAB实现压控振荡器 clear all; clc; t0=0.15;%定义压控信号持续时间 ts=0.0001;%定义信号采样率 fc=50;%定义振荡频率 t=[0:ts:t0];%时间矢量 u0=20*t(1:length(t)/3);%定义压控信号（单周期） u=[u0,u0,u0,0];%定义压控信号（3个周期） Ac=1;%定义振幅 kc=0.1;%定义输入信号灵敏度 fi=0;%定义初始相位 %对压控信号进行积分 u_int(1)=0;%定义压控信号积分初值 for i=1:length(u)-1%进行离散积分 u_int(i+1)=u(i)+u_int(i);
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。互感耦合振荡器在调整反馈(改变耦合系数)时，基本上不影响振荡频率。但由于分布电容的存在，在频率较高时，难于做出稳定性高的变压器，而且灵活性较差。一般应用于中、短波波段。 方案二:采用电感三点式振荡。由于两个电感之间有互感存在，所以很容易起振。另外，改变谐振回路的电容，可方便地调节振荡频率，由于反馈信号取自电感两端压降，而电感对高次谐波呈现高阻抗，故不能抑制高次谐波的反馈，因此振荡器输出信号中的高次谐波成分较大，信号波形较差。
高频课程设计_LC振荡器_克拉泼.(DOC)
高频电子线路课程设计报告设计题目：高频正弦信号发生器 2015年 1月 6 日
目录 一、设计任务与要求 (1) 二、设计方案 (1) 2.1电感反馈式三端振荡器 (2) 2.2电容反馈式三端振荡器 (2) 2.3克拉波电路振荡器 (6) 三、设计内容 (8) 3.1LC振荡器的基本工作原理 (8) 3.2克拉泼电路原理图 (9) 3.2.1振荡原理 (9) 3.3克拉泼振荡器仿真 (10) 3.4.1软件简介 (10) 3.4.2进行仿真 (10) 3.4.3电容参数改变对波形的影响 (11) 四、总结 (17) 五、主要参考文献 (18) 六、附录.................................................................................... .. (18)
一、设计任务与要求 为了熟悉《高频电子线路》课程中所学到的知识，在本课程设计中，我和队友（石鹏涛、甘文鹏）对LC正弦波振荡器进行了分析和研究。通过对几种常见的振荡器（电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器、改进型电容反馈式振荡器）进行分析论证，我们最终选择了克拉泼振荡器。 在本次课程设计中，设计要求产生10～20Mhz的振荡频率。振荡器的种类很多，适用的范围也不相同，但它们的基本原理都是相同的，都由放大器和选频网络组成，都要满足起振，平衡和稳定条件。然后通过所学的高频知识进行初步设计，由于受实践条件的限制，在设计好后，我利用了模拟软件进行了仿真与分析。为了学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我们选用的仿真软件是Multisim11.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。 最后我们利用了仿真软件对电路进行了一写的仿真分析，如改变电容的参数，分析对电路产生的影响等，再考虑输出频率和振幅的稳定性，得到了与理论值比较相近的结果，这表明电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。 二：设计方案 通过学习高频电子线路的相关知识，我们知道LC正弦波振荡器主要有电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器以及改进型电容反馈式振荡器（克拉波电路）等。通过老师所讲和查阅相关资料可知，克拉泼振荡电路具有该电路频率稳定性非常高，振幅稳定，适合做波段振荡器等优点。所以在本设计中拟采用改进型电容反馈式--克拉泼电路振荡器。 下面对几种振荡器进行分析论证： 2.1电感反馈式三端振荡器
电压控制LC振荡器
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：—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
任务和要求： 设计并制作一个电压控制LC振荡器。 （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：V p-p=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1MHz100kHz。 。 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。
高频电子线路课程设计-电容三点式LC振荡器的设计与制作
高频课设实验报告 实验项目电容三点式LC振荡器的设计与制作系别 专业 班级/学号 学生姓名 实验日期 成绩 指导教师
电容三点式 LC 振荡器的设计与制作 一、实验目的 1．了解电子元器件和高频电子线路实验系统。 2．掌握电容三点式LC 振荡电路的实验原理。 3．掌握静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q 值对振荡器振荡幅度和频率的影响4．了解负载变化对振荡器振荡幅度的影响。 二、实验电路实验原理 1.概述 2．L C振荡器的起振条件 一个振荡器能否起振，主要取决于振荡电路自激振荡的两个基本条件，即：振幅起振平衡条件和相位平衡条件。 3．LC振荡器的频率稳定度 频率稳定度表示：在一定时间或一定温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，常用表达式：△f0／f0来表示（f0为所选择的测试频率：△f0为振荡频率的频率误差，Δf0=f02 -f01：f02和f01为不同时刻的f0），频率相对变化量越小，表明振荡频率的稳定度越高。由于振荡回路的元件是决定频率的主要因素，所以要提高频率稳定度，就要设法提高振荡回路的标准性，除了采用高稳定和高 Q 值的回路电容和电感外，其振荡管可以采用部分接入，以减小晶体管极间电容和分布电容对振荡回路的影响，还可采用负温度系数元件实现温度补偿。 4．LC振荡器的调整和参数选择 以实验采用改进型电容三点振荡电路（西勒电路）为例，交流等效电路如图1-1 所示。 （1）静态工作点的调整 合理选择振荡管的静态工作点，对振荡器工作的稳定性及波形的好坏有一定的影响。偏置电路一般采用分压式电路。当振荡器稳定工作时，振荡管工作在非线性
状态，通常是依靠晶体管本身的非线性实现稳幅。若选择晶体管进入饱和区来实现稳幅，则将使振荡回路的等效 Q 值降低，输出波形变差，频率稳定度降低。因此，一般在小功率振荡器中总是使静态工作点远离饱和区靠近截止区。 （2）振荡频率 f 的计算 式中 CT为 C1、C2和 C3的串联值，因 C1（300p）>>C3（75p），C2（1000P）>> C3（75p），故 CT≈C3，所以，振荡频率主要由 L、C 和 C3 决定。 （3）反馈系数F的选择 反馈系数 F不宜过大或过小，一般经验数据 F≈0.1～0.5，本实验取F=0.3 5.克拉波和西勒振荡电路 图 1-2 为串联改进型电容三点式振荡电路——克拉泼振荡电路。图1-3 为并联改进型电容三点式振荡电路——西勒振荡电路。 6.电容三点式 LC 振荡器电路 电容三点式LC振荡器电路如图1-4所示。图中1K01打到“S”位置（右侧）时，为改进型克拉泼振荡电路，打到“P”位置（左侧）时，为改进型西勒振荡电路。开关IS03控制回路电容的变化。调整1W01可改变振荡器三极管的电源电压。1Q02为射极跟随器。1TP02为振荡器直流电压测量点。1W02用来改变输出幅度。 二、实验目的
2021年电压控制LC振荡器
辽宁工业大学 欧阳光明（2021.03.07） 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：
lc压控振荡器实验报告doc
lc压控振荡器实验报告 篇一：实验2 振荡器实验 实验二振荡器 （A）三点式正弦波振荡器 一、实验目的 1. 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。 2. 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。 3. 研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。 二、实验内容 1. 熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2. 进行LC振荡器波段工作研究。 3. 研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。 4. 测试LC振荡器的频率稳定度。 三、基本原理 图6-1 正弦波振荡器（4.5MHz） 【电路连接】将开关S2的1拨上2拨下， S1全部断开，由晶体管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI可用来改变振 荡频率。振荡频率可调范围为：
?3.9799?M??f0??? ? ?4.7079?M? CCI?25p CCI? 5p 调节电容CCI，使振荡器的频率约为4.5MHz 。振荡电路反馈系数: F= C1356 ??0.12 C20470 振荡器输出通过耦合电容C3（10P）加到由Q2组成的射极跟随器的输入端，因C3容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号Q1调谐放大，再经变压器耦合从J1输出。 四、实验步骤 根据图6-1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。 1. 调整静态工作点，观察振荡情况。 1）将开关S2全拨下，S1全拨下，使振荡电路停振 调节上偏置电位器RA1，用数字万用表测量R10两端的静态直流电压UEQ(即测量振荡管的发射极对地电压UEQ)，使其为5.0V(或稍小，以振荡信号不失真为准)，这时表明振荡管的静态工作点电流IEQ=5.0mA（即调节W1使
LC振荡器
摘要 振荡器（英文：oscillator）是用来产生重复电子讯号（通常是正弦波或方波）的电子元件，能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电子电路或装置。其构成的电路叫振荡电路。其中，LC振荡器因其使用方便和灵活性大而得到广泛的应用。因此，了解LC振荡器电路的特性显得尤为重要。本次实验将讨论各个LC振荡电路各元件与反馈系数|F|、角频率w之间的关系。 关键词：LC振荡；MATLAB；反馈系数；频率
Abstract The oscillator is used to generate repeat electronic signal (usually a sine wave or square wave) of electronic components, can the DC conversion to electronic circuit or device with a certain frequency AC signal output. Constitute a circuit called the oscillation circuit. Among them, the LC oscillator because of its convenience and flexibility and has been widely applied. Therefore, to understand the characteristics of LC oscillator circuit is very important. This study will discuss the relationship between the various LC oscillation circuit components and feedback coefficient |F|, frequency . Keywords: LC oscillation; MATLAB; frequency feedback coefficient;
实验2 正弦波振荡器(LC振
实验2 正弦波振荡器（LC振荡器和晶体振荡器） 一．实验目的 1.掌握电容三点式LC振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能； 2.掌握LC振荡器幅频特性的测量方法； 3.熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响； 4.了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。二．实验内容 1.用示波器观察LC振荡器和晶体振荡器输出波形，测量振荡器输出电压峰-峰值，并以频率计测量振荡频率； 2.测量LC振荡器的幅频特性； 3.测量电源电压变化对振荡器的影响； 4.观察并测量静态工作点变化对晶体振荡器工作的影响。 三．实验步骤 1.实验准备 插装好LC振荡器和晶体振荡器模块，接通实验箱电源，按下模块上电源开关，此时模块上电源指示灯点亮。 2.LC 振荡实验（为防止晶体振荡器对LC振荡器的影响，应使晶振停振，即将3W03顺时针调到底。） （1）西勒振荡电路幅频特性的测量 3K01拨至LC振荡器，示波器接3TP02，频率计接振荡器输出口3P02。调整电位器3W02，使输出最大。开关3K05拨至“P”，此时振荡电路为西勒电路。四位拨动开关3SW01分别控制3C06（10P）、3C07（50P）、3C08（100P）、3C09（200P）是否接入电路，开关往上拨为接通，往下拨为断开。四个开关接通的不同组合，可以控制电容的变化。例如开关“1”、“2”往上拨，其接入电路的电容为10P+50P=60P。按照表2-1电容的变化测出与电容相对应的振荡频率和输出电压（峰-峰值V P-P），并将测量结果记于表中。 表2-1 根据所测数据，分析振荡频率与电容变化有何关系，输出幅度与振荡频率有何关系，并
压控振荡器原理
压控振荡器工作原理及应用 指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路,常以符号(VCO)(Voltage Controlled Oscillator)。 其特性用输出角频率ω0与输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。图1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。 图1 压控震荡器的控制特性 在电子设备中，压控振荡器的应用极为广泛，如彩色电视接收机高
频头中的本机振荡电路、各种自动频率控制(AFC)系统中的振荡电路、锁相环路(PLL)中所用的振荡电路等均为压控振荡器。振荡器输出的波形有正弦型的，也有方波型的。 变容二极管压控振荡器的基本工作原理 在振荡器的振荡回路上并接或串接某一受电压控制的电抗元件后，即可对振荡频率实行控制。受控电抗元件常用变容二极管取代。 图2 变容二极管的电容量Cj取决于外加控制电压的大小，控制电压的变化会使变容管的Cj变化，Cj的变化会导致振荡频率的改变。 对于图中，若C1、C2值较大，C4又是隔直电容，容量很大，则振荡回路中与L相并联的总电容为： 变容管是利用半导体PN结的结电容受控于外加反向电压的特性而制成的一种晶体二极管，它属于电压控制的可变电抗器件，其压控特性的典型曲线如图所示。图中，反向偏压从3V增大到30V时，结电
LC振荡电路的工作原理及特点
简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点 LC振荡电路，顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。 LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。所以LC 振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。 开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件 ①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线)，从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。 ②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。 ③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。 充电完毕(放电开始)：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始)：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的
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
LC压控振荡器课程设计(含程序)
LC压控振荡器课程设计（含程序）武汉理工大学《学科基础课群课设》 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 ,3率范围为10MHz—40MHz。频率稳定度在以上。设计以单片机为控制核心，实现频10 率和电压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 ADC0804 Abstract
This 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 from 10MHz to 40MHz, and its I 武汉理工大学《学科基础课群课设》 ,3frequency stability can reach .This design uses a single-chip as control core to measure 10 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 frequency output. 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 ADC0804 目录 1. 系统设计 (1) 1.1 设计要求 (1)