壓控振盪器

簡介  

壓控振盪器的控制特性

英文:voltage-controlled oscillator

  解釋:頻率是輸入信號電壓的函數的振盪器VCO。

  指輸出頻率與輸入控制電壓有對應關係的振盪電路(VCO)。其特性用輸出角頻率ω0與輸入控制電壓uc之間的關係曲線(圖1)來表示。圖中,uc爲零時的角頻率ω0,0稱爲自由振盪角頻率;曲線在ω0,0處的斜率K0稱爲控制靈敏度。使振盪器的工作狀態或振盪迴路的元件參數受輸入控制電壓的控制,就可構成一個壓控振盪器。在通信或測量儀器中,輸入控制電壓是欲傳輸或欲測量的信號(調製信號)。人們通常把壓控振盪器稱爲調頻器,用以產生調頻信號。在自動頻率控制環路和鎖相環環路中,輸入控制電壓是誤差信號電壓,壓控振盪器是環路中的一個受控部件。

  壓控振盪器的類型有LC壓控振盪器、RC壓控振盪器和晶體壓控振盪器。對壓控振盪器的技術要求主要有:頻率穩定度好,控制靈敏度高,調頻範圍寬,頻偏與控制電壓成線性關係並宜於集成等。晶體壓控振盪器的頻率穩定度高,但調頻範圍窄,RC壓控振盪器的頻率穩定度低而調頻範圍寬,LC壓控振盪器居二者之間。

LC壓控振盪器

  在任何一種LC振盪器中,將壓控可變電抗元件插入振盪迴路就可形成LC壓控振盪器。早期的壓控可變電抗元件是電抗管,後來大都使用變容二極管。圖 2是克拉潑型LC壓控振盪器的原理電路。圖中,T爲晶體管,L爲迴路電感,C1、C2、Cv爲迴路電容,Cv爲變容二極管反向偏置時呈現出的容量;C1、C2通常比Cv大得多。當輸入控制電壓uc改變時,Cv隨之變化,因而改變振盪頻率。這種壓控振盪器的輸出頻率與輸入控制電壓之間的關係爲

  

VCO輸出頻率與控制電壓關係

  式中C0是零反向偏壓時變容二極管的電容量;φ 是變容二極管的結電壓;γ 是結電容變化指數。爲了得到線性控制特性,可以採取各種補償措施。

  RC壓控振盪器 在單片集成電路中常用RC壓控多諧振盪器(見調頻器)。

  

RC壓控多諧振盪器

晶體壓控振盪器

  在用石英晶體穩頻的振盪器中,把變容二極管和石英晶體相串接,就可形成晶體壓控振盪器。爲了擴大調頻範圍,石英晶體可用AT切割和取用其基頻率的石英晶體,在電路上還可採用展寬調頻範圍的變換網絡。

  在微波頻段,用反射極電壓控制頻率的反射速調管振盪器和用陽極電壓控制頻率的磁控管振盪器等也都屬於壓控振盪器的性質。壓控振盪器的應用範圍很廣。集成化是重要的發展方向。石英晶體壓控振盪器中頻率穩定度和調頻範圍之間的矛盾也有待於解決。隨着深空通信的發展,將需要內部噪聲電平極低的壓控振盪器。

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