压控振荡器实验报告

压控振荡器的发展

2020-03-11

压控振荡器的发展和其他电子产品的发展一样经历了电子管 晶体管 单片集成之路 上世纪初 Armstrong 首先发明了电子管振荡器 经Hartley改进电路设计制造出了以他自己名字命名拓扑结构的振荡器电路 并用电子管实现了第一个压控振荡器 在他制造的振荡电路中 他将电子管作为放大器使用 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 振荡频率调节是通过改变振荡电路中电感器或电容器的参数值来进行的 Hartley振荡器电路很快在发射机中普及起来并在第一次世界大战中得到大范围应用 同时代有很多其他科学家也对电子管振荡电路开展了大量的研究 今天仍在沿用的Hartley Colpitts Clapp ArmstrongPierce等经典振荡电路结构 就是当时的研究成果。

到了四十年代末 第一个双极型晶体管在贝尔实验室诞生 晶体管很快取代电子管成为振荡电路的有源器件 这极大地改变了振荡器的实现技术和已经建立的振荡器拓扑结构 在这期间变容二极管的应用对VCO的发展具有重要意义 变容二极管本质上是个反偏的PN结 它的结电容可以随外加电压的改变而变化 用变容二极管作压控器件 改变其控制电压就可实现VCO振荡频率的调节 这样

晶体管 变容二极管和其他无源元件就构成了分立式的晶体管VCO 这种晶体管VCO不再需要对电路中的电感或电容进行机械的调节 代之的是振荡频率的电子调谐 而电子调谐可以实现对频率源信号精确的电子控制 在锁相环(PLL)电路发展过程中起到的作用也是不可估量的 与电子管VCO 相比较 晶体管VCO具有电子调谐 体积小 成本低 功耗小质量好 调频范围设置简便等优点 晶体管VCO的发展也是电视技术能在当时迅速推广的重要原因 1960年至1980年 晶体管VCO 被电子系统设计所广泛采用进入八十年代 移动通讯系统开始出现并得到迅猛的发展 这极大的扩大了VCO的需求量 并且也对它的各方面的性能提出了新的要求 要求之一是小型化 移动通讯产品的体积有限 集成度要求高 分离元件VCO显然不能满足需要 这样首先产生了VCO模块组件 即一个建立在一块衬底上并安装在金属外壳内的分立元件振荡器的微缩版本 模块是独立的

1 锁相环路

主要内容：

 模块介绍

 项目训练

1、模块介绍

1.1 锁相环路基本工作原理

图6-1 锁相环路的基本组成框架

鉴相器（PD）：用以比较iu、ou相位， 输出反映相位误差 的电压()Dut。

环路滤波器（LF）：用以滤除误差信号中的高频分量和噪声，提高系统稳定性。

压控振荡器（VCO）：在()Cut控制下输出相应频率of。

图6-2 oU与iU的频率和相位之间的关系

两个正弦信号的频率和相位之间的关系如图6-2所示，若能保证两个信号之间的相位差恒定，则这两个信号的频率必相等。

若io，则称电路处于失锁状态，()iut和()out之间产生相位变化，鉴相器

2 输出误差电压()Dut，它与瞬时误差相位成正比，经过环路滤波，滤除了高频分量和噪声而取出缓慢变化的电压()Cut，控制VCO 的角频率o，去接近i。最终使io，相位误差为常数，环路锁定，这时相位误差称为剩余相位误差或稳态相位误差。

1. 2 锁相环路的相位模型及性能分析

一、鉴相器(PD)

设压控振荡器的输出电压为

)(cos)(o0oomottUtu

ωo0 是压控振荡器未加控制电压固有振荡角频率，

o(t)是以ωo0为参考的瞬时相位，

环路输入电压为)sin()(iimitUtu，

其相位可改写为)()(io0o0io0ittttt，

则()iut与()out之间的瞬时相位差为)()()(oiettt，

设鉴相器具有正弦鉴相特性，则)(sin)(edDtAtu。

二、压控振荡器(VCO)

在cu= 0 附近，控制特性近似线性：

oo0oc()()tAut

o rad/(s)AV式中，是控制灵敏度（增益系数），单位

可见压控振荡器是一个理想的积分器，将积分符号用微分算子p=d/dt 的 倒数表示，则得

电容三点式lc振荡器实验报告

电容三点式LC振荡器实验报告

实验目的：

本实验旨在通过搭建电容三点式LC振荡器，探究其工作原理和特性，并对其进行性能测试。

实验器材：

1. 电容三点式LC振荡器电路板

2. 信号发生器

3. 示波器

4. 电压表

5. 电感

6. 电容

7. 电阻

8. 电源

实验步骤：

1. 按照电路图连接电容三点式LC振荡器电路板，并接入信号发生器和示波器。

2. 调节信号发生器的频率和幅度，观察振荡器的输出波形，并记录波形的频率和幅度。

3. 测量电容三点式LC振荡器的电压、电流和频率的关系，绘制相关的特性曲线。

4. 调节电容或电感的数值，观察振荡器的频率和幅度的变化，并记录数据。

实验结果：

通过实验，我们观察到电容三点式LC振荡器在一定频率范围内能够产生稳定的正弦波输出。随着频率的增加，输出波形的振幅也随之增大，直到达到共振频率时振幅最大。在共振频率附近，振荡器的输出波形非常稳定，可以作为稳定的信号源使用。

此外，我们还发现当调节电容或电感的数值时，振荡器的共振频率也会相应地发生变化。这表明电容三点式LC振荡器的频率特性受到电容和电感数值的影响，可以通过调节这些参数来实现对振荡器频率的调节。

结论：

通过本实验，我们深入了解了电容三点式LC振荡器的工作原理和特性。我们发现该振荡器能够稳定产生正弦波输出，并且具有较好的频率调节性能。这些特性使得电容三点式LC振荡器在实际应用中具有广泛的用途，例如在通信、测量和控制系统中都有着重要的作用。希望通过本实验，能够增进同学们对振荡器的理解，为今后的学习和研究打下良好的基础。

lc电容反馈三点式振荡器实验报告

实验目的：

本实验旨在通过搭建LC电容反馈三点式振荡器电路，探究其振荡条件与频率的关系，并验证理论计算结果。

实验器材：

1. 电源：用于提供直流电压。

2. 信号发生器：用于提供输入信号。

3. 双踪示波器：用于观察电路的波形。

4. 电容、电感、电阻：用于搭建LC电容反馈三点式振荡器电路。

5. 连接线、电阻箱、电容箱：用于连接和调节电路。

实验原理：

LC电容反馈三点式振荡器是一种常见的振荡器电路，由电容、电感和电阻组成。其基本原理是通过电容和电感的相互作用，形成一个回路，产生自激振荡。电容反馈则通过将一部分输出信号反馈至输入端，增强了振荡的稳定性。

实验步骤：

1. 按照电路图搭建LC电容反馈三点式振荡器电路，并连接好电源、信号发生器和示波器。

2. 调节信号发生器的频率，观察振荡器输出的波形，并记录下振荡频率。

3. 逐渐改变电容、电感或电阻的数值，再次观察并记录振荡频率。

4. 根据实验数据，分析振荡频率与电容、电感、电阻之间的关系。

实验结果与分析：

通过实验观察和记录，我们得到了一系列振荡频率与电容、电感、电阻之间的关系数据。根据这些数据，我们可以进行进一步的分析。

首先，我们发现振荡频率与电容值成反比关系。这是因为电容值越大，电荷的储存能力越强，需要更长的时间来充放电，从而降低了振荡的频率。

其次，振荡频率与电感值成正比关系。电感是电流变化的延迟因素，电感值越大，电流变化越慢，振荡的频率也就越低。

最后，振荡频率与电阻值也有关系，但影响较小。电阻值增大会导致振荡频率略微降低，这是因为电阻消耗了一部分能量，使得振荡的能量损失增加。

综上所述，LC电容反馈三点式振荡器的振荡频率与电容、电感、电阻之间存在一定的关系。通过调节电容、电感和电阻的数值，我们可以控制振荡频率的大小，从而实现对振荡器的调节和控制。

实验结论：

本实验通过搭建LC电容反馈三点式振荡器电路，研究了振荡频率与电容、电感、电阻之间的关系。实验结果表明，振荡频率与电容成反比，与电感成正比，与电阻关系较小。这些结果验证了理论计算的准确性，并为振荡器的设计和应用提供了实验依据。