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压控振荡器(VCO)工作原理[收藏]
什么叫压控振荡器(VCO)?
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。
多谐振荡器双闪灯电路设计与制作 南昌理工学院张呈张海峰 我们主张，电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品，因为这种电子制作方法，不仅能培养电子爱好者的焊接技术，还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。 上一篇文章《电路模型设计与制作》我们重点介绍了电路模型的概念以及电流、电压、电阻、发光二极管、轻触开关等基本知识，并完成了电路模型的设计与制作，通过成功调试与测试产品参数，进一步掌握了电子基础知识。 本文将通过设计与制作多谐振荡器双闪灯，掌握识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。掌握识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。
一、多谐振荡器双闪灯电路功能介绍 图1 多谐振荡器双闪灯成品图
多谐振荡器双闪灯电路，来源于汽车的双闪灯电路，是经典的互推互挽电路，通电后LED1和LED2交替闪烁，也就是两个发光二极管轮流导通。 完成本作品的目的是为了掌握识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。掌握识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。。 该电路是一个典型的自激多谐振荡电路，电路设计简单、易懂、趣味性强、理论知识丰富，特别适合初学者制作。 二、原理图 图2 多谐振荡器双闪灯原理图 三、工作原理 本电路由电阻、电容、发光二极管、三极管构成典型的自激多谐振荡电路。在上篇文章中介绍了电阻、和发光二极管，本文只介绍电容和三极管。 1、电容器的识别
电容器,简称电容，用字母C表示，国际单位是法拉，简称法，用F表示，在实际应用中，电容器的电容量往往比1法拉小得多，常用较小的单位，如微法(μF)、皮法(pF)等，它们的关系是： 1法拉(F)=1000000微法(μF)，1微法(μF)=1000000皮法(pF)。 本的套件中使用了2个10μF的电解电容，引脚长的为正，短的为负；旁边有一条白色的为负，另一引脚为正。电容上标有耐压值上25V，容量是10μF。 2、三极管的识别 三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管，晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅值较大的电信号, 也用作无触点开关，俗称开关管。套件中使用的是NPN型的三极管9013，当把有字的面向自己，引脚朝下，总左往右排列是发射极E，基极B，集电极C。如图3所示。 图3 三极管的引脚图 晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。 晶体三极管的三种工作状态： （1）截止状态 当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。
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 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);
2、4 放大电路的组成及工作原理 参考教材:《模拟电子技术基础》孙小子张企民主编西安:西安电子科技大学出版社 一、教学目标及要求 1、通过本次课的教学,使学生了解晶体管组成的基本放大电路的三种类型,掌 握放大电路的组成元器件及各元器件的作用,理解放大电路的工作原理。 2、通过本节课的学习,培养学生定性分析学习意识,使学生掌握理论结合生活 实际的分析能力。 二、教学重点 1、共发射极放大电路的组成元器件及各元器件作用; 2、共发射极放大电路的工作原理。 三、教学难点 1、共发射极放大电路的组成元器件及各元器件作用; 2、共发射极放大电路的工作原理。 四、教学方法及学时 1、讲授法 2、1个学时 五、教学过程 （一）导入新课 同学们,上节课我们已经学习了晶体管内部载流子运动的特性以及由此引起的晶体管的一些外部特性,比如说晶体管的输入输出特性等,在这里,我要强调一下,我们需要把更多的注意力放在关注晶体管的外部特性上,而没有必要细究内部载流子的特点。由晶体管的输出特性,我们知道,当晶体管的外部工作条件不同时,晶体管可以工作在三个不同的区间。分别为:放大区、截止区、饱与区,其中放大区就是我们日常生活中较为常用的一种工作区间。大家就是否还记得,晶体管工作在放大区时所需要的外部条件就是什么不(发射结正偏,集电结反偏)？这节课,我们将要进入一个晶体管工作在放大区时,在实际生活中应用的新内容学习。 2、4放大器的组成及工作原理 一、放大的概念 放大: 利用一定的外部工具,使原物体的形状或大小等一系列属性按一定的比例扩大的过程。日常生活中,利用扩音机放大声音,就是电子学中最常见的放大。其原理框图为: 声音声音 扩音器原理框图 由此例子,我们知道,放大器大致可以分为:输入信号、放大电路、直流电源、输出信号等四部分,它主要用于放大小信号,其输出电压或电流在幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。对放大电路的基本要求:一就是信号不失真,二就是要放大。 二、基本放大电路的组成
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
单位代码 学号_080110509 分类号_ _ _ 密级_ _ _ 文献综述 跟踪VCO的发展 院（系）名称信息工程学院 专业名称通信工程 学生姓名郭威 指导教师宋家友 2012年5月2日
跟踪VCO技术的发展 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。本文记录了自1910年以来压控振荡器(VCO)的发展历史，给出了在RF IC中集成VCO的实例。文章阐述了相关技术，并探讨了产品性能、尺寸的演进过程。文章还预测了未来的发展趋势。 关键词：压控振荡器，谐振回路，变容二极管
1引言 压控振荡器(VCO)在无线系统和其它必须在一个范围的频段内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。许多厂商都提供VCO产品，它们的封装形式和性能水平也是多种多样。现代表面贴装的射频集成电路(RFIC) VCO继承了近百年来的工程研究成果。在这段历史中，VCO技术一直在不断的改进中，产品外形越来越小而相位噪声和调谐线性度越来越好。 2振荡器电路的发展与分类 2.1振荡器的发展 自从Edwin Armstrong提出外差原理以来，振荡器就成为了最基本的元件。在这种应用中，振荡器将正弦信号输入到非线性混频器元件中，混频器通过将振荡器信号与其它输入信号相乘实现频率变换[1]。当然，Armstrong意识到，为了控制频率变换他需要一个可以产生具有相应频率的稳定正弦时变电压(或电流)的电子电路。大约就在那时，他发现可以通过配置Audion (一种早期的真空管)来产生振荡，于是他发明了第一个电子振荡器** (不同于早期无线发射机中使用的那种原始的火花隙振荡器)。 回首过去，Armstrong掀起的振荡器技术革命使火花发射机迅速被淘汰，导致了高性能无线电接收机的发展。从20世纪10年代Armstrong的发明到今天，VCO技术的进步经历了真空管振荡器、晶体管振荡器、振荡器模块儿解决方案直到今天基于RFIC的振荡器几个阶段。VCO技术的面貌仍然处于快速的变化中，不久以后许多系统中的振荡器将只保留在基本拓扑结构和算术原理上与早期振荡器的相似。 Armstrong的发明很快被Ralph V. L. Hartley进行了改良并发明出了他自己的振荡器电路拓扑结构(图1)。Hartley利用了真空管技术的进步，在他发明的振荡电路中将真空管作为放大器使用，并用电感反馈产生了一个再生振荡。振荡器的频率是由线圈电感和电路电容决定的。这个电路是正弦信号发生技术的一项突破。它具有比以往更大的频率范围，只需要简单地改变线圈电感或者是电容值就能改变频率。Hartley振荡器[2]电路开
运算放大器的工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
运算放大器的工作原理 放大器的作用： 1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。原理:高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同， 运算放大器原理 运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括 一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。 图1-1 通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回
双三极管多谐振荡器电路工作原理 双三极管多谐振荡器 电路工作原理 多谐振荡器电路是一种矩形波产生电路.这种电路不需要外加触发信号,便能连续地, 周期性地自行产生矩形脉冲.该脉冲是由基波和多次谐波构成,因此称为多谐振 荡器电路. 电路结构 1.路图 2.把双稳态触发器电路的两支电阻耦合支路改为电容耦合支路.那么电路就没有稳 定状态,而成为无稳电路 3.开机:由于电路参数的微小差异,和正反馈使一支管子饱和另一支截止.出现一个暂 稳态.设Q1饱和,Q2截止. 工作原理 正反馈: Q1饱和瞬间,VC1由+VCC 突变到接近于零,迫使Q2的基极电位VB2瞬间下 降到接近 —VCC,于是Q2可靠截止. 注：为什么Q2的基极产生负压，因为Q1导通使Q1 集电极的电压瞬间接近于零，电容C1的
正极也接近于零，由于电容两边电压不能突变使得电容的负端为—VCC。 2.第一个暂稳态: C1放电: C2充电: 3.翻转:当VB2随着C1放电而升高到+0.5V时,Q2开始导通,通过正反馈使Q1截止,Q2饱和. 正反馈: 4.第二个暂稳态: C2放电: C1充电: 5.不断循环往复,便形成了自激振荡 6.振荡周期: T=T1+T2=0.7(R2*C1+R1*C2)=1.4R2*C 7.振荡频率: F=1/T=0.7/R2*C 8..波形的改善: 可以同单稳态电路,采用校正二极管电路 下面我们来做一个实验：如图 振荡周期: T=1.4R2*C=1.4*10000Ω*0.00001F=0.14s=140ms 此图利用Multisim仿真软件去求出时间与实际的偏差 数据测量图：此图测量了Q2的基极和集电极极，集电极的波形相当于图的矩形波，基极波形相当于图的锯齿波。
实验二压控LC 电容三点式振荡器设计及仿真 一、实验目的 1、了解和掌握LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。 2、了解和掌握压控振荡器电路原理。 3、理解电路元件参数对性能指标的影响。 4、熟悉电路分析软件的使用。 二、实验准备 1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。 2、学习压控振荡器的工作原理。 3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。 三、设计要求及主要指标 1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳振荡。 2、实现电压控制振荡器频率变化。 3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。 4、振荡频率范围：50MHz~70MHz，控制电压范围3~10V。 5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MHz，最大IC 电流50mA，可 满足频率范围要求），直流电压源12V，变容二极管选用MV209。 四、设计步骤 1、整体电路的设计框图
整个设计分三个部分，主体为LC 振荡电路，在此电路基础上添加压控部分，设计中采用变容二极管MV209 来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的 频 率产生影响，所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。 2、LC 振荡器设计 首先应选取满足设计要求的放大管，本设计中采用MPSH10 三极管，其特征频率f T=1000MHz。LC 振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验中采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式，该振荡电路在克拉泼振荡电路的基础上进行了细微的改良，增加了一个与电感L 并联的电容，主要利用其改变频率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。电路图如下所示：
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
X1226具有时钟和日历的功能，时钟依赖时、分、秒寄存器来跟踪，日历依赖日期、星期、月和年寄存器来跟踪，日历可正确显示至2099年，并具有自动闰年修正功能。拥有强大的双报警功能，能够被设置到任何时钟/日历值上，精确度可到1秒。可用软件设置1Hz、4096Hz或32768Hz中任意一个频率输出。 X1226提供一个备份电源输入脚VBACK，允许器件用电池或大容量电容进行备份供电。采用电容供电时，用一个硅或肖特基二极管连接到Vcc和充电电容的两端，充电电容连接到Vback管脚，注意不能使用二极管对电池充电(特别是锂离子电池)。切换到电池供电的条件是Vcc=Vback-0.1V，正常操作期间，供电电压Vcc必须高于电池电压，否则电池电量将逐步耗尽。振荡器采用外接32.768kH的晶体，产生的振荡误差可通过软件对数字微调寄存器、模拟微调寄存器的数值进行调节加以修正，避免了外接电阻和电容的离散性对精度的影响。4Kb的EEPROM可用于存储户数据。 电路组成及工作原理 X1226可与各种类型的的微控制器或微处理器接口，接口方式为串行的I2C接口。其中数据总线SDA是一个双向引脚，用于输入或输出数据。其漏极开路输出在使用过程中需要添加4.7～10kΩ的上拉电阻。本文介绍89C51单片机与X1226的接口方法，由于89C51单片机没有标准的I2C接口，只能用软件进行模拟。 图1 为了更直观地看到时间的变化，采用8位LED数码管显示年、月、日或时、分、秒，用PS7219A驱动LED
数码管，数码管选择0.5英寸共阴极红色或绿色LED数码管。由于PS7219A器件内含IMP810单片机监控器件，复位输出高电平有效，因此在使用51系统时，无须添加监控器件，使用PS7219A的复位输出给51单片机复位即可，监控电压为4.63V。硬件设计原理图如图1所示。 在硬件通电调试过程中，不能用手去触摸X1226的晶体振荡器，否则可能会导致振荡器停振，恢复振荡器起振的方法是关闭电源(包括备份电源)后重新上电。另外需要说明的是，测量振荡器时，不要用示波器的探头去测量X2的振荡输出，应该用探头测量PHZ/IRQ的振荡输出，以确定是否起振和振荡频率是否准确，测量时建议在该脚加一个5.1kΩ的上拉电阻。 软件设计 X1226内含实时时钟寄存器(RTC)、状态寄存器(SR)、控制寄存器(CONTROL)、报警寄存器(Alarm0、Alarm1)和客户存储数据的存储器。由于实时时钟寄存器和状态寄存器需要进行频繁的写操作，因此其存储结构为易失性SRAM结构。其他寄存器均为EEPROM结构，写操作次数通常在10万次以上。X1226初始化程序框图如图2所示，子程序YS4的作用是延时4μs。 图2
晶体振荡器与压控振荡器 一、实验目的： 1．掌握高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力，并在此基础上设计并联变换的晶体正弦波振荡器。 2．比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。 二、实验内容： 1．熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2．分析与比较LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。 3．改变变容二极管的偏置电压，观察振荡器输出频率的变化。 三、基本原理： 1.下图是石英晶体谐振器的等效电路： 图中C0是晶体作为电介质的静电容，其数值一般为几个皮法到几十皮法。L q、C q、r q是对应于机械共振经压电转换而呈现的电参数。r q是机械摩擦和空气阻尼引起的损耗。由图3-1可以看出，晶体振荡器是一串并联的振荡回路，其串联谐振频率f q和并联谐振频率f0分别为 f q=1/2πLqCq，f0= f q Co 1 Cq/ 图1 晶体振荡器的等效电路 当W＜W q或W> W o时，晶体谐振器显容性；当W在W q和W o之间，晶体谐振器等效为一电感，而且为一数值巨大的非线性电感。由于Lq很大，即使在W q处其电抗变化率也很大。其电抗特性曲线如图所示。实际应用中晶体工作于W q~W o之间的频率，因而呈现感性。
图2 晶体的电抗特性曲线 设计内容及要求 2 并联型晶体振荡器 图3 c-b型并联晶体振荡器电路 图 4 皮尔斯原理电路图 5 交流等效电路
C3用来微调电路的振荡频率，使其工作在石英谐振器的标称频率上，C1、C2、C3串联组成石英晶体谐振器的负载电容C L上，其值为 C L=C1C2C3/(C1C2+C2C3+C1C3) C q/ (C0+C L)<<1 3.电路的选择： 晶体振荡电路中，与一般LC振荡器的振荡原理相同，只是把晶体置于反馈网络的振荡电路之中，作为一感性元件，与其他回路元件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。根据实际常用的两种类型，电感三点式和电容三点式。由于石英晶体存在感性和容性之分，且在感性容性之间有一条极陡峭的感抗曲线，而振荡器又被限定在此频率范围内工作。该电抗曲线对频率有极大的变化速度，亦即石英晶体在这频率范围内具有极陡峭的相频特性曲线。所以它具有很高的稳频能力，或者说具有很高的电感补偿能力。因此选用c-b型皮尔斯电路进行制作。 图 6 工作电路 4.选择晶体管和石英晶体 根据设计要求，
第八章 脉冲波形的产生与整形 在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。 本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。 8.1 集成555定时器 555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。 目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS 产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。 一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS 定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V ，最大负载电流可达200mA ；CMOS 定时器电源电压变化范围为3～18V ，最大负载电流在4mA 以下。 一． 555定时器的电路结构与工作原理 1．555定时器内部结构： （1）由三个阻值为5k Ω的电阻组成的分压器； （2）两个电压比较器C 1和C 2： v +＞v －，v o =1； v +＜v －，v o =0。 （3）基本RS 触发器； （4）放电三极管T 及缓冲器G 。 2．工作原理。 当5脚悬空时，比较器C 1和C 2的比较电压分别为cc V 32和cc V 3 1 。 （1）当v I1>cc V 32，v I2>cc V 31 时，比较器 C 1输出低电平，C 2输出高电平，基本RS 触发 器被置0，放电三极管T 导通，输出端v O 为低电平。 （2）当v I1
555时基电路构成的压控振荡器 摘要：555电路是集模拟电路和数字电路于一体的集成电路，是在上世纪70年代，为制作定时器而被设计制造的。该电路具有灵活的引出端脚，使用者尽用其能，将其广泛运用于电子行业的各个领域内，并且该电路在科研、仪表、测量、控制等诸多领域内也得到了广泛的应用。本文主要从原理和应用两个方面讲述由555无稳态多谐振荡器电路构成的压控振荡器。 关键词： 1、引言 如今，555时基电路得到如此广泛的应用，这得益于该电路本身独特的优越性。按照555电路的应用特点，以数字电路的分类方法作为基本方式，可将其分为：多谐振荡器的应用方式、单稳态电路的应用方式、双稳态（R-S触发器）电路的应用方式以及施密特电路的应用方式。本文要讨论的压控振荡器是一种结构特殊的多谐振荡器，全称为电压控制的多谐振荡器，简称VCO。由555电路构成的压控振荡器具有电路简单、成本低、产生脉冲波形的线性度好等特点，因此压控振荡器电路在锁相技术、A/D转换、脉冲调制及遥测技术中有广泛的用途，是一种十分重要的电路。. 2、555电路原理图]1[ 图1、原理电路图
整个原理电路图有5个部分组成，这5个部分可以分为三大部分进行解释：（1）分压器与比较器 三个等值电阻（每个5KΩ）串联进行分压，将电源电压分别分压为U CC/3和2U CC/3。其中2U CC/3加至电压比较器A1的同相输入端，作为它的参考电压；U CC/加之电压比较器A2的反相输入端，作为它的参考电压。A1、A2是由两个差分电路组成的电压比较器，相当于两个运算放大器的输入电路。这两个参考电压决定了555电路的输入特性。 上述原理电路图有两个输入端，分别称为触发端（TR、2脚）和阀值端（TH、6脚），它们分别是A2的同相输入端和A1的反相输入端。根据电压比较器的工作原理：当对输入端2脚上加上低于U CC/3的输入电压时，比较器A2输出低电平；当加上高于U CC/3的输入电压时，A2输出高电平。对于输入端6脚，当对其加上低于2U CC/3的输入电压时，A1输出高电平；当对其加上高于2U CC/3的输入电压时，A1输出低电平。 （2）基本R-S触发器]1[ 在数字电路中，触发器分为同步R-S触发器和基本R-S触发器，555电路中使用 是基本R-S触发器。这种触发器由两个非门交叉连接组成，它的特点是需要低电平触发，即只有在输入端加以低电平或负脉冲，触发器才能翻转。 它的逻辑功能是：当R=0，S=1时，不管触发器原来是什么状态，都会被置成低电平0的状态；当R=1,S=0时，触发器被置成高电平1的状态；当R=1,S=1时，触发器保持原状态不变；当R=0,S=0时，触发器的状态不定，不过这种状态是不允许出现的，也是不可能出现的。 （3）输出级]2[ 为了提高555电路带负载的能力，使其能够直接驱动一定功率的负载，并且隔离负载对定时器的影响，在它的R-S触发器之后加入了一级输出级G3。该输出级G3将R-S 触发器的输出电平进行反相，并同时给予一定的功率放大后输出，这就使得555电路可以直接驱动小型继电器、扬声器等。 （4）放电电子开关]3[ 在由555电路组成的定时定路及各类触发器和振荡器中，它们的工作状态都和电容器的充、放电有关。例如在定时电路中，通常把上比较器的输入端TH（6脚）接到只电容C的正极。这个电容又通过一只串联电阻R接到电源的正极。工作时，电源通过电阻R向电容C充电，当电容充电使其电压达到阀值电平后，比较器A1输出低电平，触发器R-S翻转，它的输出端变为高电平，经过一级反相器反相为低电平后作为一种控制信号输出，实现对电路的一种工作状态的控制。 ( 5 ) 555定时器的基本功能]4[ ①R=0，无论其他输入为何值（用×表示），必有Q=1，U O为低电平0，T D饱和导通，故R端称为置0端或复位端。 ②R=1，U TH>2U CC/3、U TR>U CC/3时，U O1为低电平，U O2为高电平，使Q=1、
3．15压控振荡器 一.实验目的 1.了解压控振荡器的组成、工作原理。 2.进一步掌握三角波、方波与压控振荡器之间的关系。 3.掌握压控振荡器的基本参数指标及测试方法。 二.设计原理 电压控制振荡器简称为压控振荡器，通常由VCO(V oltage Controlled Oscillator)表示。是一种将电平变换为相应频率的脉冲变换电路，或者说是输出脉冲频率与输入信号电平成比例的电路。它被广泛地应用在自动控制，自动测量与检测等技术领域。 压控振荡器的控制电压可以有不同的输入方式。如用直流电压作为控制电压，电路可制成频率调节十分方便的信号源；用正弦电压作为控制电压，电路就成为调频振荡器；而用锯齿电压作为控制电压，电路将成为扫频振荡器。 压控振荡器由控制部分、方波、三角波发生器组成框图如下： 反相器 1 反相器 2模 拟 开 关 方波、三角波发生器三角波方波 3-15-1 1.方波、三角波发生器 我们知道，方波的产生有很多种方法，而用运算放大器的非线性应用电路---电压比较器是一种产生方波的最简单的电路之一。而三角波可以通过方波信号积分得到。电路如图3.15.2所示： C 3-15-2
设t=0,Uc=0,Uo 1=+Uz,则Uo=-Uc=0,运放A 1的同相端对地电压为：U+’= 2 12211 R R R U R R R U o z +++ 此时，Uo 1通过R 向C 恒流充电，Uc 线性上升，Uo 线性下降，则U+’下降， 由于运放反相端接地，因此当U+’下降略小于0时，A 1翻转，Uo1跳变为-Uz 见土3.7.2中t=t 1时的波形。根据式3.7.1可知，此时Uo 略小于-R 1×U 2/R 2。 在t=t 1时，Uc=-Uo=R 1×U 2/R 2,Uo1=-Uz.运放A 1的同相端对地电压为： 2 12 211'R R UoR R R UzR U ++ ++ =+ 此时，电容C 恒流放电，Uc 线性下降，Uo 线性上升,则U+’也上升。当U+’ 上升到略大于0时，A 1翻转，Uo 跳变为Uz ，如此周而复始，就可在Uo 端输出幅度为R 1×U 2/R 2的三角波。同时在Uo 1端得到幅度为Uz 的方波。
2.4 放大电路的组成及工作原理 参考教材：《模拟电子技术基础》孙小子张企民主编西安：西安电子科技大学出版社 一、教学目标及要求 1、通过本次课的教学，使学生了解晶体管组成的基本放大电路的三种类型， 掌握放大电路的组成元器件及各元器件的作用，理解放大电路的工作原理。 2、通过本节课的学习，培养学生定性分析学习意识，使学生掌握理论结合生 活实际的分析能力。 二、教学重点 1、共发射极放大电路的组成元器件及各元器件作用； 2、共发射极放大电路的工作原理。 三、教学难点 1、共发射极放大电路的组成元器件及各元器件作用； 2、共发射极放大电路的工作原理。 四、教学方法及学时 1、讲授法 2、1个学时 五、教学过程 （一）导入新课 同学们，上节课我们已经学习了晶体管内部载流子运动的特性以及由此引起的晶体管的一些外部特性，比如说晶体管的输入输出特性等，在这里，我要强调一下，我们需要把更多的注意力放在关注晶体管的外部特性上，而没有必要细究内部载流子的特点。由晶体管的输出特性，我们知道，当晶体管的外部工作条件不同时，晶体管可以工作在三个不同的区间。分别为：放大区、截止区、饱和区，其中放大区是我们日常生活中较为常用的一种工作区间。大家是否还记得，晶体管工作在放大区时所需要的外部条件是什么吗（发射结正偏，集电结反偏）？这节课，我们将要进入一个晶体管工作在放大区时，在实际生活中应用的新内容学习。 2.4放大器的组成及工作原理 一、放大的概念 放大：利用一定的外部工具，使原物体的形状或大小等一系列属性按一定的比例扩大的过程。日常生活中，利用扩音机放大声音，是电子学中最常见的放大。其原理框图为： 声音声音 扩音器原理框图 由此例子，我们知道，放大器大致可以分为：输入信号、放大电路、直流电源、输出信号等四部分，它主要用于放大小信号，其输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。对放大电路的基本要求:一是信号不失真,二是要放大。
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=0V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。 (V) T 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，灵敏度最高，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
555多谐振荡器工作原理FROM维库 集成555定时器多谐振荡器 1．多谐振荡器 的工作原理 多谐振荡器 是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。 由555定时器 构成的多谐振荡器如图1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。 由于接通电源 瞬间，电容C来不及充电，电容器 两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管 VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc 时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数T充=（R1＋R2）C。 由于放电管VT导通，电容C通过电阻 R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T 放＝R2C0随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3～2/3）Vcc 之间变化。图1（b）所示为工作波形。