压控振荡器原理和设计

时间:2025-04-05

压控振荡器

实验十五 压控振荡器(方案二)

一.实验目的

1. 会简单压控振荡器的设计。

2. 掌握压控振荡器的基本原理和调试方法。 二.实验原理

压控振荡器,顾名思义,其输出频率随输入电压的改变而变化。它大致可分为两类,一类是调谐式,另一类是多谐式。多谐式一般线性好,但输出不是正弦波,只能通过间接方式获得。振荡频率一般较低。调谐式多用于发射机中,一般高频电子线性课程会有介绍。

这里介绍两种压控振荡器及其常用电路类型,供大家参考。 1. 由5G8038构成的压控振荡器

参考电路见图3-15-1,5G8038内部原理可参考相关参考书,这里不再详述,其振荡频率可由下式确定。 F=0.3/RC 3-15-1

式中,R

12R

w4

R

4

,一般Rw4取1K ,当f=20KHz时,我们可以先定C,

再求出相应的R,一般取R 5~10K 之间。C=3300pF时,由式3-15-1可求得

R 4.54K ,则R4=R-0.5Rw4=4K ,取标称值R

4

4.3K 。

由上式确定的频率为上限频率。低端频率通过改变8脚电位实现。我们可以通过研究电压与频率间的关系找到两者的联系。一般高低端最大差10KHz。 再来看其它电阻值的确定。Rw1+R1支路、Rw2+R2支路和Rw3+R3支路,主要是为了取得电压控制信号,一般输入电阻都较大,故支路电流在0.1~0.5mA间选取。5G8038电源工作可选单电源工作方式,一般高低电源电压差最小10V,最大30V,根据实际情况选择。Rw1以能改变电压范围超过3V即可。但不是越大越好,也可通过实验调试取得。为了保证输出频率的误差较小,可选用多线圈电位器,这里取10K ,变化范围在4V左右,应Rw1在上,R1在下,否则电路不能正常振荡。Rw2和Rw3应尽可能大,以便于有较大控制范围使正弦波波形易于调节。1、8、12控制端一般对地应接抗干扰电容,以防调节电位器时产生的高频噪声引入电路引起故障。常选0.1 F独石电容,代码104。

方波输出为OC型电路,所以必须接上拉电阻,一般电流控制在1mA左右,

VCC VEE

R

b

本例中,

6 610K

1.2mA。

D1为保护管,一般用开关管即可,为的是防止8脚电位最高时,4、5脚仍有几百毫伏的电压降。 RL为正弦波的负载,至少应在10K 以上,否则输出幅度将减小。若要与后级电路相连,最好加一隔直电容。容量10 F以上。

压控振荡器

CC(+6V)

Rw110R120

EE(-6V)

图3-15-1 5G8038构成的压控振荡器

2. 由V/F器件LM331构成的压控振荡器

LM331为专用V/F变换器,即可进行V/F转换,也可以进行F/V转换。适用于作精密频率电压转换器、长时间积分器、A/D转换器、线性频率调制或解调等功能性电路。其主要指标如下: (1) 最大线性度:0.01%;

(2) 变换增益:典型值1.00KHz/V; (3) 满量程频率范围:1Hz~100KHz;

(4) 动态范围:10KHz满量程频率下最小值100dB;

(5) 增益温度稳定性:典型值 30ppm/ C;

(6) 小功耗:5V时为15mW;

(7) 脉冲输出与所在逻辑形式电路兼容; (8) 输入电压:0.2V ~ +VCC

图3-15-2为LM331的逻辑图与外形图。由恒流源、输入比较器和单脉冲 定时器等部分组成。

其工作原理如下,输入比较器的两个输入端,一个接输入电压Vin(7脚), 另一个接阈值电压VN(6脚),且常与1脚相连。当Vin>VN时,比较器启动单脉冲定时器,即发出单脉冲信号,驱动三极管T导通,同时接通恒流源对C充电,使VN上升。当VN上升至VN>Vin时,电流源断开,定时器自动复位;此时C通过R逐渐放电,直至VN降至VN<Vin为止,然后比较器再次启动定时器,开始下一个过程。如此往复,输出与输入电压成比例的脉冲频率。

电流源提供的电流I与2脚基准电压1.9V、外接电阻RS大小有关,即

I

1.9VR

S

3-15-2

压控振荡器

由于C的平均充电电流IC I t f,平均放电电流可得:

IC I t f

VNR

VinR

VNR

VinR

,故

由上式可求出输出脉冲频率f为:

f

ICI t

VinR I t

VinR

S

2.09CtRtR

3-15-3

式中,t=1.1RtCt为电流源的接通时间。通常输入电压Vin=1~10V时,输出频率为0~10KHz。

单脉冲定时器由RS触发器和一个外部RtCt网络构成的定时比较器组成。

C基准电压

定时Rx/Cx

fo

频率输出

阈值

比较输入

电流输出

VCC

(a)逻辑框图(b)外形图

图3-15-2 LM331压控振荡器(V/F变换器)

图3-15-3为由LM331构成的基本压控振荡器电路。2脚的电位器Rw1用来调节LM331的增益偏差和由Ct、Rt、R引起的误差以校准频率。输入控制电压Vin接7脚,并增加了由C1、R3组成的低通滤波器。滤波电容大多选0.1左右。3脚为频率输出端,驱动三极管T必须外接电阻RL,电流控制在1mA左右,如果后接TTL电路,则VL接+5V电源,R改变。

L

10K 。无要求时,可与VCC相连,RL相应

压控振荡器

VCC(+12V)

R20V)

R50fo

Z~8kHZ

R25.1图3-15-3 LM331构成的压控振荡器电路

在图3-15-3中,R

S

14K ,一般用一只固定电阻12K 和一只可变电 …… 此处隐藏:1728字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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