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--2指导教师评语指导教师(签字)：年月日--3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AbstractThisdesignisdescribedthevoltagecontrolLCthisdesigndescribesthevoltagecontrolledLCoscillatorsdesignandrealizationmethodandtestingmethodsandthetestresults.Thisdesignusesthewestasthethemeofoscillator,oscillatortosolvethebasicSanDianShioscillationdesignchangeoscillationfrequencywillchangethecontradiction,thecoefficientoffeedbackbychangingthetransfigurationdiodeendstoadjusttheoscillatorfrequencyoutputvoltageoutputin15MHz-35MHzrealizedwithinVCOchangesfrequencyvariable,throughfrequencysynthesisandrealizestablefrequency,throughthepoweramplifieroutputvoltagecontrolcircuitmake1Vin.Keywords：Voltage—controlled；LCOscillators；Xileroscillator；Transfigurationdiode；Poweramplifier--4目录摘要....................................................................11引言..................................................................51.1振荡器概述........................................................51.2本课题设计意义...................................................52系统总体设计方案.......................................................72.1设计要求..........................................................72.1.1设计依据....................................................72.1.2基本要求....................................................72.2设计思路..........................................................72.3整体框图..........................................................72.4方案比较与论证....................................................82.4.1电压控制LC振荡器的设计与比较...............................82.4.2功率放大器的设计和比较.....................................102.4.3LC振荡器控制信号的实现比较.................................103单元电路设计..........................................................113.1压控振荡器的设计.................................................113.1.1振荡电路原理...............................................113.1.2西勒振荡器电路.............................................113.1.3电压控制LC振荡电路........................................123.2变容二极管的设计.................................................133.3功率放大电路的设计...............................................144硬件电路的制作与调试..................................................164.1硬件设计.........................................................164.2系统调试主要测试仪器.............................................164.3系统调试.........................................................164.4误差分析.........................................................185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--51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--6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。--72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310。(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