制作電壓控制lc振蕩器原理及實(shí)現(xiàn)

1、制作電壓控制LC振蕩器原理及實(shí)現(xiàn)發(fā)布時(shí)間:201007082003年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽試題中的A題，要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)電壓控制LC振蕩器。本文對幾種采用比較多的方案進(jìn)行簡潔的評析。設(shè)計(jì)制作題意的領(lǐng)會設(shè)計(jì)制作題意的領(lǐng)會電壓控制LC振蕩器應(yīng)將基本部分和發(fā)揮部分綜合考慮。明確要求設(shè)計(jì)制作兩個(gè)可相互獨(dú)立的部分：一是制作15~35MHz的頻率間隔100kHz步進(jìn)調(diào)整和指定頻率設(shè)置的LC振蕩器；二是工作于30MHz點(diǎn)頻的高效高頻功率放大器。隊(duì)員

2、需把握好以下兩點(diǎn)：1對于LC振蕩器（1）輸出信號振幅穩(wěn)定(Upp=10.1V)，波形無明顯失真的正弦波；（2）輸出信號的頻率范圍要為15~35MHz，且工作頻率可按最小頻率間隔的整數(shù)倍數(shù)值在范圍內(nèi)任意預(yù)置，同時(shí)在預(yù)置頻率點(diǎn)上能以最小頻率間隔步進(jìn)增、減輸出信號的頻率；（3）顯示預(yù)置的頻率和輸出信號的測量頻率及輸出信號Vpp數(shù)值；（4）LC振蕩器工作于短波的高端，要做好信號緩沖隔離和電磁屏蔽，要做好元器件固定和電源及控制信號的凈化。2對于3

3、0MHz點(diǎn)頻率高效高頻功率放大器（1）信號源是LC振蕩器，功率放大器輸入要不影響LC振蕩器性能；（2）功率放大器是工作于30MHz點(diǎn)頻，無帶寬要求，盡可能做窄帶功率放大；（3）只能是在單電源E=12V條件下工作，而且要求在純阻負(fù)載和一個(gè)等效的容性負(fù)載的純阻部分得到無明顯失真正弦波的功率Po≥20mW；（4）提高功率放大器效率需選丙類高頻功率放大器；（5）濾波匹配網(wǎng)絡(luò)要處理好在純阻負(fù)載和容性負(fù)載時(shí)的匹配。寧可讓高頻功率放大器工作在略過壓狀

4、態(tài)，而不要工作在欠壓狀態(tài)。采用的幾種方案評析采用的幾種方案評析設(shè)計(jì)制作方案根據(jù)題意同樣分LC振蕩器和功率放大器兩部分。1LC振蕩器振蕩器LC振蕩器頻率產(chǎn)生選用的方案有四種：開環(huán)頻率合成有電壓頻率合成和直接數(shù)字頻率合成（DDS）；閉環(huán)頻率合成有鎖相環(huán)頻率合成和含AFC的電壓頻率合成。LC振蕩器穩(wěn)幅選用的方案有三種：分立元件BJT或FET的AGC、數(shù)字電位器AGC、數(shù)?；旌螦GC。制VCO中的變?nèi)荻O管來完成電調(diào)和AFC功能。AFC是由預(yù)置

5、德適至客擋餛德適至吭雋坷詞迪值?。这噎h(huán)槳傅奶氐閌淺浞擲玫緶紛試矗壹虻ァ⑵德飾榷ǘ冉細(xì)?、调摘仟?jiǎng)?、频率块W髡獳FC時(shí)間長。④閉環(huán)頻率合成中的鎖相（PLL）頻率合成，其原理組成框圖如圖4所示。其工作原理是利用單片機(jī)把預(yù)置頻率量及步進(jìn)量來產(chǎn)生分頻比的控制數(shù)字量，分別改變程序分頻器和參考分頻器的分頻比。VCO的輸出信號頻率經(jīng)前置分頻（固定分頻）、程序分頻（可變分頻）得到的頻率特征信號與參考頻率（晶體振蕩器）經(jīng)參考分頻器輸出的基

6、準(zhǔn)頻率在鑒相器鑒相，產(chǎn)生誤差電壓經(jīng)低通濾波器濾波來控制VCO的變?nèi)荻O管，改變VCO的工作頻率，一旦進(jìn)入鑒相器的兩個(gè)信號頻率相同，則鑒相輸出一固定的電壓，從而VCO穩(wěn)定地工作在預(yù)置頻率上。通過單片機(jī)控制程序分頻器和參考分頻器的分頻比，來改變VCO輸出信號的頻率以及頻率調(diào)整的頻率間隔。鎖相頻率合成具有頻率穩(wěn)定度高，準(zhǔn)確度好的特點(diǎn)。但輸出信號頻率不能連續(xù)可調(diào)，只能以頻率間隔步進(jìn)調(diào)整和按頻率間隔的整倍數(shù)值設(shè)置。（2）LC振蕩器信號幅度穩(wěn)定方案

7、①分立元件BJT或FET穩(wěn)幅磽既繽5所示。結(jié)型場效應(yīng)管穩(wěn)幅，是UDS很小時(shí)在UGS的控制下，導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)線性電阻特征，導(dǎo)電溝道的電阻值隨UGS變化。圖5a中場效應(yīng)管T等效一受控電阻RDS，Uo=（1RRDS）Ui。故在Vpp變化時(shí)，UGS相應(yīng)變化，使RDS變化，則Uo相反變化，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅；BJT是利用Upp變化來改變T的工作點(diǎn)，使其對應(yīng)的增益變化來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。這種方案簡單、經(jīng)濟(jì)，但穩(wěn)幅性能不佳。②數(shù)字電位器穩(wěn)幅原理圖如圖6所示。數(shù)字

8、電位器AGC的工作原理與FET相似，是通過改變放大器的反饋量來調(diào)整放大器增益。只是這種調(diào)整量利用Vpp檢波的直流電壓經(jīng)AD轉(zhuǎn)換由單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字量控制數(shù)字電位器的阻值，電路的特點(diǎn)是控制精度高、穩(wěn)幅性能好，但電路復(fù)雜、成本高，并且數(shù)字電位器高頻特性差。③采用可控增益放大器穩(wěn)幅，數(shù)?？煽卦鲆娣糯笃鰽GC電路原理方框如圖7所示。從框圖可見，可控增益的放大器選用高頻特性好的IC，由Vpp檢波后的電壓經(jīng)AD、單片機(jī)和DA去控制可控增益放大來穩(wěn)幅。該