李倩电压控制LC振荡器设计

电压控制LC振荡器设计摘要：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好的解决方案。本设计采用压控振荡芯片MC1648和变容二极管MV209，外接一个LC振荡回路构成变容二极管压控振荡电路，只要改变二极管两端的电压，即可改变MC1648的输出频率。并且利用锁相环频率合成技术，采用大规模PLL芯片MC145152和其他芯片构成数字锁相环式频率合成器，另外利用MC145152的分频系数A、N值而改变输出频率，使输出频率稳定度进一步提高。关键词：MV209；压控振荡器；锁相环；频率稳定Voltage-controlledLCoscillatorAbstract:Thevoltage-controlledLCoscillatorisnowusingaverybroadclassofelectronicdevicesforpowerconversioncircuitforalight,mobilehandhelddevicesprovideagoodsolution.DesignanduseofVCOvaractorchipMC1648MV209,constituteanexternalLCoscillatorcircuitvaractorVCOcircuit,aslongasthechangeinvoltageacrossthediode,youcanchangetheMC1648'soutputfrequency.AndtheuseofPLLfrequencysynthesizertechnology,usinglarge-scaleMC145152PLLchipandotherchipsformdigitalPLLfrequencysynthesizer,whilethesub-frequencycoefficientsusingMC145152A,Nvalueandchangetheoutputfrequency,theoutputfrequencystabilityandfurtherincreased.Keywords：MV209;voltagecontrolledoscillator;PLL;frequencystability目录1引言............................................................I1.1系统设计的目的...............................错误!未定义书签。1.2系统设计的意义...............................错误!未定义书签。2系统设计要求和设计方案...........................................22.1系统设计的依据...............................................22.2系统设计的要求...............................................22.3系统的性能指标...............................................22.4系统的方案论证...............................................32.4.1电压控制LC振荡器的设计与比较..............................32.4.2功率放大器的设计与比较.....................................42.4.3频率控制方式的设计与比较...................................52.4.4控制模块的设计方案与选择...................................62.4.5稳幅电路的设计方案与选择...................................63系统硬件设计.....................................................74.1压控振荡器和稳幅电路的设计...................................74.2锁相环式频率合成器的设计.....................................74.2.1鉴相器....................................................104.2.2压控振荡器................................................114.2.3环路滤波器................................................124.2.4锁相环（PLL）技术基本原理.................................134.2.5PLL频率合成电路的设计.....................................154.3前置分频器..................................................184.4低通滤波器..................................................194.5单片机控制电路的设计........................................204系统软件设计..........................................................................................................225.1程序设计....................................................225.1.1设定A、N值，以得到需要的输出频率.........................235.2系统的仿真..................................................265系统调试..................................................................................................................276结束语.........................................................28参考文献.........................................................29附录.........................................................................................................................30附录1：元器件清单.................................................30附录2：电路原理图.................................................31附录3：程序.......................................................35谢辞...........................................................361.引言振荡器用于产生一定频率和幅度的信号，它不需要外加输入信号的控制，就能自动的将直流电流转换为所需的交流能量输出。振荡器的种类很多，根据产生振动波形的不同，可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器，本设计只讨论正弦波振荡器的有关内容，正弦波按组成原理来看，可分为反馈振荡器和负阻振荡器，前者是利用正反馈原理构成的；后者是利用负阻期间的负阻效应来产生振荡的，不过反馈振荡器本质上也是一种负阻振荡器。振荡器现在在现代科学技术领域中有着广泛的应用，例如，在无线电通信、广播、电视设备中用于产生所需要的载波和本机振荡信号；在电子测量仪器中用来产生各种频段的正弦信号等。对这些振荡器的主要要求是应该有较高的振荡频率和振荡幅度的准确性和稳定度，其中频率的准确性和稳定度最为重要。1.1系统设计的目了解、分析振荡器设计的基本技术和发展方向；掌握信号LC振荡器电路的主要技术指标、电路结构和工作原理。1.2系统设计的意义振荡器自诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天以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，成为发射和接受设备的基本部件。随着电子技术的发展，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；电子钟和电子手表采用频率温度度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统中，电压振荡器是其中的关键部件，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的地位。电压控制振荡器是如今使用非常广泛的一类电子器件，为电一光转换电路、移动式手持设备等提供了很好的解决方案。在LC振荡器中的LC回路中，使用电压控制电容器，就可以在一定的频率内构成点协调振荡器。即电压控制LC振荡器。压控振荡器可广泛用于频率调制器，锁相环路，以及无线发射机和接收机中。2.系统设计要求和设计方案设计要求是一个设计必须要求达到的目的或完成的目标，而设计方案是系统实现的重要途径，同样必不可少的。2.1系统设计的依据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；本电压控制LC振荡器设计任务书要求的技术范围。2.2系统设计的要求（1）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PPV=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1MHz±100kHz。2.3系统的性能指标一个振荡器除了它的输出信号满足一定的频率和幅度外，还必须保证输出信号频率和幅度的稳定，频率稳定度和幅度稳定度是振荡器两个重要的性能指标，而频率稳定度尤为重要。2.4系统的方案论证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，用以生产调频信号。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。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振荡器有以下几种：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他两种电路稳定，幅度较大谐波成分比较小。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。电容三点式振荡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，因而使集电极电