VCO原理及测试ppt课件.ppt

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1、VCO原理及測試Guofuzhu2003.8VCO的用途VCO也被稱為“電壓控制振盪器”﹐是無線電通訊設備中不可缺少的基本部件。a﹑VCO是構成“鎖相環”的重要電路之一。“鎖相環”有許多獨特﹑優異的特性﹐是現代通訊設備中的關鍵部件。b﹑用VCO作為“本地振盪器”可以構成各種接收機﹐特別是“頻率搜索式接收機。c﹑VCO可以用來構成“頻率調制和相位調制”電路。VCO基本原理VCO電路的構成﹕VCO由放大電路﹑反饋電路﹑頻率可調節的選頻電路﹑緩沖電路(不是必須的)組成。其中放大電路和反饋電路及選頻電路共同組成振蕩電路﹐用于產生振蕩信號。緩沖電路一方面對

2、振蕩電路產生的信號進行放大﹐另一方面隔離負載與振蕩電路之間的直接聯係﹐減小負載對振蕩電路的影響。振蕩的建立與輸出頻率的確定振蕩的建立﹕當電源開關閉合﹐振蕩電路的電源被接通的瞬間﹐振蕩電路各部份電壓迅速建立起來﹐若這個上跳電壓加到由L﹑C組成的選頻電上﹐將使L﹑C電路產生正弦自由振蕩U1﹐電壓U1經放大電路放大後得到電壓U2﹐電壓U2經反饋電路被反饋到放大電路的輸入端﹐若這個被反饋的電壓其相位與初始輸入電壓U1相位相同或相差2π﹐且幅度大於U1﹐經放大電路再次放大後將使U2進一步加強﹐則U1加強﹐再放大﹑再反饋﹐如此循環﹐振蕩不斷增長起來。振蕩頻率

3、的確定眾所周知﹐L﹑C電路的諧振頻率為可以看出﹕如果改變L或C的數值﹐諧振頻率f將隨之改變。另外﹐并聯諧振電路還有一個重要的性質﹕式中Z為L﹑C并聯電路阻抗﹐電路諧振時Z得到最大值。這就意味著只有反饋電壓的頻率與L﹑C并聯電路之諧振頻率f相等﹐才能在L﹑C并聯電路兩端獲得較高電壓U1﹐其它頻率份量的電壓信號將被迅速衰減掉。如此VCO經過數個週期的反饋循環後﹐與L﹑C電路諧振頻率相等的那個電壓信號增長起來﹐其它都被衰減﹐VCO的振蕩頻率被確定在L﹑C電路的諧振頻率上。在電路諧振時﹐上式虛部必為零。因此振蕩頻率的調節變容二極管﹕變容二極管是一種特殊的

4、二級管﹐將它作為可變電容應用時﹐應在其兩端加反向偏置電壓﹐若改變加在它兩端偏置電壓大小﹐變容二極管的PN結電容將隨之變化式中﹕C0﹕為控制電壓Uc=0時的基本電容。Vd﹕為接觸電位。n﹕為變容指數﹐與變容二極管P﹑N結的結構有關。Uc﹕為加在變容二極管兩端的振蕩頻率的調節﹕在VCO中我們用一個變容二極管代替L﹑C電路中的電容C﹐通過改變變容二極管兩端的電壓來改變變容二極管電容值的大小﹐從而達到改變VCO輸出頻率之目的。電路原理圖及各主要元器件作用Q1﹕為振蕩三極管。Q2﹕為緩沖三極管。C1﹕VT濾波電容﹐用來濾除VT中的雜訊。L1﹕為一扼流圈﹐有

5、時用一1/4λ微帶線代替。C2﹕一方面起隔離直流作用﹐另一方面可調節頻寬。VCO電路圖C3﹕一方面起隔離直流作用﹐另一方面在諧振電路與有源電路之間起能量交換作用。C4﹑C5﹕為交流分壓電路﹐C4兩端分得的電壓為振蕩三極管提供維持振蕩所必須的反饋電壓(想扩充P-NOISE的宽度时，调节两者)。C6﹕一方面起濾波作用﹐另一方面與C5串聯與C4組成交流分壓電路。C7﹕為緩沖器信號輸入耦合電容。可調節VCO輸出功率的大小。C8﹑C9﹕組成阻抗匹配網絡﹐用來保證VCO與負載之間的適當匹配﹐改變C8﹑C9的大小可調節輸出功率。另外﹐C8﹑C9與L3一起組成諧

6、振電路﹐用來濾除輸出信號中的高次諧波。C10﹕為電源濾波電容﹐用來濾除電源中等的雜訊。L2﹕起阻抗變換作用﹐用于提高諧振電路的Q值。R1﹑R2﹑R3﹑R4﹕為振蕩三極管和緩沖三極管提供靜態偏置。D1﹕為變容二極管﹐與C2﹑C3﹑C4﹑C5﹑C6﹑L0共同組成諧振電路﹐用于確定VCO振蕩頻率。改變D1兩端的電壓﹐可以調節VCO輸出頻率。VCO各項技術指標工作頻率範圍(OperatingFrequency)一般形式為﹕(VT=aV)f≦x(MHz)(VT=bV)f≧y(MHz)當調諧電壓“VT”在a﹑b之間變化時﹐VCO的輸出頻率f應在x﹑y之間變化

7、。調諧靈敏度(TuningSensitivity)靈敏度的定義有兩種﹕“平均靈敏度”﹕在整個工作頻率範圍內應滿足其中a﹑b為“平均靈敏度”上﹑下限。“微分靈敏度”﹕即在整個工作頻率範圍內均應滿足其中a﹑b為“微分靈敏度”上﹑下限。VCO的F-V曲線輸出功率(PowerOutput)在整個工作頻率範圍內輸出功率(PowerOutp均應滿足其中a﹑b為輸出功率的上﹑下限。PushingFigure一般形式為﹕(VCC±△V)△f≦±a(MHz)在整個工作頻率範圍內﹐當VCC增加或減小△V時﹐VCO輸出頻率變化△f應不大於給定值“a”。VCO局部電路圖

8、PushingFigure產生的原因﹕一個理想的振蕩器頻率不應隨電源VCC的變化而變化。但我們在VCO中使用的晶體管其集電極C與基極B可