电压控制振荡器的设计参赛队员姓名班级学号联系电话指导老师（）摘要本系统以单片机AT89C52为核心，由锁相环路模块、放大检波模块、增益控制模块和输入显示模块构成。采用集成差分对管振荡器MC1648构成压控振荡器，用锁相环集成电路BU2614构成反馈控制系统，实现频率步进和频率锁定，用可变增益放大器AD603实现幅度Vpp=1V的稳幅输出。键盘预置振荡频率大小，LED实时显示输出频率和电压幅值。AbstractThisdesignisimplementedwithaSCMAT89C52asthecorecontrolsystem,Whichcanbedividedintofourparts:PLLintegratedcircuit,AGCcircuit,amplitudecircuitandMCUsystemwithkeyboarddisplayblock.MC1648isusedasVCO,PLLcircuitisusedtorealizefrequencystepsandtoimprovestability.Thepeakvalueofoutputsignalisstablearound1VbyAGCunitAD603.The4×4keyboardreceivingtheoperator’sinputinformationandtheLEDdispiayfrequencyandamplitudeinformation.题目要求设计并制作一个输出频率范围为20～60MHz的电压控制振荡器，输出频率稳定度小于10-3，输出幅度为Vpp=1V±0.1V，幅度数字显示精度不低于10%，可变频率步进并且数字显示，自制在220V±10%波动可正常工作的直流稳压电源。核心模块的方案论证与选择1，电压控制振荡电路的选择与论证方案一：采用电容反馈的西勒振荡电路作为VCO,振荡器的频率由其中两个电容决定，而依靠另外两个电容产生反馈电压。电路比较简单。工作频率也较高，但电路的不确定性较大，不易调节。方案二：利用电容三点式振荡电路作为VCO，由电容三点式振荡器输出频率稳定度高，振荡波形好，输出幅度变化不大，但谐振回路要通过电容耦合至增益器件，使得回路等效电容受到影响，其有效变比小于变容二极管的变比，减小了频率变化范围。如要实现题目要求，必须采用切换电感的方法分波段实现，电路复杂，且精度较低，稳定性差。方案三：采用集成电路振荡器，集成电路振荡器一般采用采用差分对管振荡器，此种振荡器的LC谐振回路直接接入有源放大部分，振荡回路频率只与回路参数有关，而不易受外电路影响，选取大变比的便容二极管和适当的电感值就可以满足题目要求参数。本设计中采用集成的差分对管振荡器（MC1648），可以方便的实现题目要求，而且集成器件内部参数比较一致，利用差分对管的对称性减少高次谐波。而且该器件内部还集成了AGC，可以提高输出幅度的平坦度。因此我们选用方案三。2,VCO控制模块的与论证方案一：直接采用手动电压控制方式。利用可调电位器为变容二极管提供偏压，以手动旋钮的方式来调节电位器，从而改变变容二极管的偏压，来改变频率。此方法操作简单，容易实现，但无法精确控制振荡频率，且不能保证电容随电压呈线性关系变化。也无法达到步进要求。方案二：数字电压合成方式。由单片机系统通过D/A转换将需要频率对应的控制电压加在变容二极管上，改变回路电容值，改变输出频率。由于是开环调节，且变容二极管C～V特性的非线性，使输出频率难以精确控制。方案三：采用锁相环（PLL）频率合成方式进行压控控制。锁相环实际上是一个有恒定相位差的闭环调节系统。典型的分频式锁相环路包括压控振荡器（VCO）、可编程数字分频器（/N）、参考分频器（/R）、鉴相器（PD）和低通滤波器（LF）。(如图1-1）此方案为闭环控制，采用石英晶体振荡频率作为基准源，可使频率稳定度达到10－5，完全满足题目要求。利用单片机改变参考分频比和可编程分频器分频比，实现不同的频率步进和准确的调整输出频率，同时可以实时显示频率值。采用集成锁相环器件可以降低设计制作的复杂程度，提高可靠性。VCOLPFPD晶振/R输出/N（图1-1）综合考虑到题目要求输出20～60MHz的振荡信号，精度要求较高而且要步进做到最小，为了提高频率稳定度及尽量做到最小步进，我们采用方案三。3，幅度控制模块的选择与论证方案一：采用带有自动增益控制的运放，对VCO输出信号进行放大的同时又稳定输出幅度，要求运放较高的带宽增益积，但难于控制，且精度不够。方案二：采用数字电位器程控选择衰减系数来自动调整增益，实现程控幅度。但采用数字