壓控振蕩器(VCO)的定義控振蕩器工作原理及應用

作者：時(shí)間：2011-02-21 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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什么叫壓控振蕩器?

指輸出頻率與輸入控制電壓有對應關(guān)系的振蕩電路,常以符號(VCO)(Voltage Controlled Oscillator)。

其特性用輸出角頻率ω0與輸入控制電壓uc之間的關(guān)系曲線(xiàn)(圖1)來(lái)表示。圖1中,uc為零時(shí)的角頻率ω0,0稱(chēng)為自由振蕩角頻率；曲線(xiàn)在ω0,0處的斜率K0稱(chēng)為控制靈敏度。使振蕩器的工作狀態(tài)或振蕩回路的元件參數受輸入控制電壓的控制，就可構成一個(gè)壓控振蕩器。在通信或測量?jì)x器中，輸入控制電壓是欲傳輸或欲測量的信號（調制信號）。人們通常把壓控振蕩器稱(chēng)為調頻器，用以產(chǎn)生調頻信號。在自動(dòng)頻率控制環(huán)路和鎖相環(huán)環(huán)路中，輸入控制電壓是誤差信號電壓，壓控振蕩器是環(huán)路中的一個(gè)受控部件。

圖1 壓控震蕩器的控制特性

在電子設備中，壓控振蕩器的應用極為廣泛，如彩色電視接收機高頻頭中的本機振蕩電路、各種自動(dòng)頻率控制(AFC)系統中的振蕩電路、鎖相環(huán)路(PLL)中所用的振蕩電路等均為壓控振蕩器。振蕩器輸出的波形有正弦型的，也有方波型的。
變容二極管壓控振蕩器的基本工作原理
在振蕩器的振蕩回路上并接或串接某一受電壓控制的電抗元件后，即可對振蕩頻率實(shí)行控制。受控電抗元件常用變容二極管取代。

圖2

變容二極管的電容量Cj取決于外加控制電壓的大小，控制電壓的變化會(huì )使變容管的Cj變化，Cj的變化會(huì )導致振蕩頻率的改變。
對于圖中，若C1、C2值較大，C4又是隔直電容，容量很大，則振蕩回路中與L相并聯(lián)的總電容為：

變容管是利用半導體PN結的結電容受控于外加反向電壓的特性而制成的一種晶體二極管，它屬于電壓控制的可變電抗器件，其壓控特性的典型曲線(xiàn)如圖所示。圖中，反向偏壓從3V增大到30V時(shí)，結電容Cj從18pF減小到3pF，電容變化比約為6倍。
對于不同的Cj，所對應的振蕩頻率為
(VR為最小)

(VR為最大)
通常將fmax和fmin的比值稱(chēng)為頻率覆蓋系數，以符號Kf表示，上述振蕩回路的頻率覆蓋系數為

VCO的實(shí)際應用電路
某彩色電視接收機VHF調諧器中第6-12頻段的本振電路如圖所示電路中，控制電壓VC為0.5-30V，改變這個(gè)電壓，就使變容管的結電容發(fā)生變化，從而獲得頻率的變化。由圖(3)可見(jiàn)，這是一典型的西勒振蕩電路，振蕩管呈共集電極組態(tài)，振蕩頻率約為170-220MHz ，這種通過(guò)改變直流電壓來(lái)實(shí)現頻率調節的方法，通常稱(chēng)為電調諧，與機械調諧相比它有很大的優(yōu)越性。