校园电子2004年吉林省大学生电子设计竞赛电压控制振荡器（F题）·吉林大学李一石何良宗万云霞·摘要本系统主要由电源、锁相环振荡器和稳幅电路三部分组成。实现了题目给定的基本要求，并出色地完成了设计任务的发挥部分。电路采用单片集成振荡器（MC1648）、变容二极管等组成压控振荡器产生正弦波；利用单片机（89C51）控制集成锁相环（BU2614）进而控制压控振荡器得到高频率稳定度的输出信号；利用振荡器内部AGC电路自动控制振荡器增益，稳定输出幅度；采集并显示输出信号幅度。键盘预置频率值以及振荡频率步进值，能根据需要设置不同的步进值。采用液晶显示输出频率、峰峰值，界面友好并有效降低系统功耗。多路输出的电源装置供给系统稳定运行所需各类电源。制作工艺特点是高频及部分低频电路采用印刷电路板，减小分布参数以及介质损耗对系统工作稳定性的影响。采用集成锁相环芯片进行振荡频率闭环控制，频率输出稳定度大大提高。方案设计与论证线性，使输出频率难以精确控制。方案三锁相环（PLL）频率合成方式。此方案为闭环控题目要求设计并制作一个20～60MHz的压控振荡器。属于制，采用石英晶体振荡频率作为基准源，可使频率稳定度达到宽带振荡器，如何实现稳频和稳幅是题目的重点与难点。电路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应包括振荡、稳频、稳幅、测量、显示及控制单元。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，1.振荡器的选择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方案一采用单管电感三点式振荡器。电感三点式振荡器制作的复杂程度，提高可靠性。使用可变电容可以方便地改变振荡频率，输出频率变化范围较比较三种方案，优先采用方案三。大，但其反馈取自电感支路，对高次谐波阻抗较大，滤波性能3.峰值检测与稳幅电路的选择不理想，波形较差，且频率稳定度低，输出幅度在波段内起伏方案一专用检测芯片AD8310测峰峰值，送单片机进行较大。比较，以控制数控可变增益放大器（AD605）。由于输出信号与方案二采用电容三点式振荡器。电容三点式振荡器输出测量值成对数关系，测量精度不是很高，同时放大器性能不理频率稳定度高，振荡波形好，输出幅度变化不大，但谐振回路想，故此方案不予采用。要通过电容耦合至增益器件，使得回路等效电容受到影响，其方案二二极管峰值检波测峰值，模拟乘法器调节增益。有效变比小于变容二极管的变比，减小了频率变化范围，频率检波输出电压与比较、反馈电路一起控制宽频带模拟乘法器，覆盖度通常为1.2～1.8。如要实现题目要求，必须采用切换电达到控制增益的目的。此方案精度较高，但电路复杂，成本高。感的方法分波段实现，电路复杂，且可靠性降低。方案三通过外接电路改变振荡器自动增益控制电路参方案三采用差分对管振荡器。此种振荡器的LC谐振回数，稳定输出幅度，此方案简单有效，且可靠性高，故采用方路直接接入有源放大部分，振荡频率只与回路参数有关，受外案三。电路影响小，选取大变比的变容二极管与适当的电感值即可达4.显示方式的选择到题目要求。采用集成的差分对管振荡器（MC1648）可以更方方案一采用普通LED显示，其优点是操作方便，但显便地实现题目要求，且集成器件内部参数比较一致，可以利用示信息及功能少，且耗电量大。对管的对称性减少高次谐波。该器件内部还集成了AGC，可以方案二采用液晶（LCD）显示，界面形象清晰，内容丰提高输出幅度的平坦度。富，可显示复杂字符，且耗电少，故优先采用。综上所述，我们优先选取方案三。5.总体设计2.频率合成方式的选择由以上方案论证可得出系统基本方框图如图1所示。方案一手动电压控制方式。以手动方式调节电位器，改变变容二极管的偏压，改变频率。此方法操作简单，但无法精单元电路确控制振荡频率。1.LC振荡电路方案二数字电压合成方式。由单片机系统通过D/A将需采用集成差分对管振荡器MC1648与LC谐振回路组成振荡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，器，原理图见图2。图中第一部分Q9～Q11组成直流馈电电路；改变输出频率。由于是开环调节，且变容二极管C～V特性的非第二部分是振荡器部分，Q6～Q8及外接LC并联回路构成差分·35·电子世界2005年8期校园电子选用KV1560，结电容变化范围28pF（8V）～470pF（1V）,配合1μH左右的空心电感即可覆盖20～60MHz。控制电压经过51kΩ电阻加在变容二极管负级，改变反向偏置电压即可得到不同的输出频率。振荡器输出接由C9018组成的射级跟随器，增大图1前后级隔离度，提高带载能力。2.锁相环频率合成电路（1）锁相环基本原