电压控的制lc振荡器.doc

电压控制LC振荡器 摘 要 本系统以单片机AT89C55为核心，采用电感反馈LC振荡器，利用分波段方式进行频率范围扩展，采用D/A直接控制和锁相控制两种方式对压控LC振荡器进行控制。系统还组合了自动增益控制电路，测频测幅电路，高频功率放大器电路等单元电路。锁相环的实现，减小了步进间隔，提高了输出频率的稳定度；自动增益控制单元，使输出信号的峰-峰值稳定在1V左右；测频测幅单元完成了实时显示信号频率和幅度的功能；功率放大单元对固定的30MHz信号进行功率放大，且可以在50纯阻和容性负载实现≥20mW功率输出，具有较高的效率。整机指标达到了题目的基本设计要求和扩展设计要求，整机性能基本满足设计要求。 一．方案论证与比较 1.LC振荡器的选择与论证 方案一：采用电容反馈的Clapp和Siler振荡器。振荡器是依靠电容产生反馈电压的，线路简单，工作频率高，波形好。 方案二：采用电感反馈振荡器。它是依靠电感产生反馈电压。电路简单，容易起振。工作频段较电容反馈振荡器宽[1]。 基于上述考虑及题目的具体要求，我们选用方案二。 注：[1]引自《高频电路原理与分析》P104 西安电子科技大学出版社 曾兴雯等 2.压控方式的选择与论证 方案一：采用手工改变电压法，在LC振荡器的谐振回路通过改变变容二极管两端的电压来改变振荡器的输出频率，达到压控振荡的目的。这种压控方式电路简单，但不利于单片机的智能控制。 方案二：通过D/A转换器，产生精确的控制电压，控制变容二极管两端的电压改变振荡器的输出频率。这种方式的精度取决于D/A转换器的精度。该方式电路结构简单，可利用单片机实现多种功能。 方案三：采用锁相环频率合成进行压控控制。锁相环频率合成系统主要由LC压控振荡器，相位比较器，环路滤波器，可编程分频器，高稳定度晶体振荡器，参考分频器，中央控制器等组成。该振荡器的输出频率稳定度与晶体的稳定度相当，提高了输出频率的稳定度，而且可以在单片机的控制下实现输出频率的多种步进形式，实时显示输出频率等多种功能。 基于上述方案比较和题目的要求，我们采用了如图1-1-1的压控方案。它综合了方案二和方案三，更好的满足了题目要求。 图1-1-1 压控方式的系统框图 二．单元电路的分析与实现 本系统以单片机AT89S55为核心,由LC压控振荡器,锁相环频率合成器,高频功率放大器,自动增益控制电路等电路组成的。系统框图如图1-1-2所示。 图1-1-2 系统框图 1.单片机小系统电路 本系统以AT89C55单片机为核心，以4*4键盘，128*64点阵液晶构成人机接口，辅助以512K flash 存储器W29C040，内装汉字字库和图标，图形等，可以构成友好的人机界面。利用8255扩展并口，DS12C887提供系统时钟。将片外低32K地址分配给外部程序存储器28C256，为了使用方便，设计成与静态RAM62256兼容的方式。系统框图如下图1-1-3所示： 图1-1-3 小系统的结构框图 2.压控LC振荡器电路 我们采用了电感反馈振荡器。电路图如1-1-4所示。 图1-1-4 压控LC振荡器 变容二极管是该振荡器的关键元件,我们利用电路试验了手头有的变容二极管,在其他条件不变的情况下测量，测试数据如下表1-1-1所示 表1-1-1（单位MHz）： 型号 最高频率 最低频率 带宽 V101 41.0 25.8 15.2 V149 32.3 11.0 21.3 V147 34.3 26.1 8.2 910 45.0 30.0 15.0 C13F 22.5 16.7 5.8 2236 44.6 35.6 9.0 虽然V149能够覆盖所有的频率范围，但电路在低端产生的二次谐波导致波形明显失真。由于谐波在要求输出的频率范围之内，所以不能被滤波器滤除。综合考虑，选择V101作为最终方案。 采用V101时，我们绕了两个线圈，测试数据如下表1-1-2所示表1-1-2（单位MHz）: 最高频率 最低频率 带宽 线圈一 37.3 22.65 14.65 线圈二 23.3 14.5 8.8 由上表可见，只要线圈调整适当，两个档位完全可以覆盖15-35MHz的频率范围。在实际应用中，只要简单的增加若干线圈，就可以达到扩展频率范围的目的。 3.锁相环频率合成电路 MC145152－2芯片是摩托罗拉公司生产的锁相环频率合成器专用芯片。MC145152－1芯片的改进型。MC145152－2芯片具有下列主要特征：（1）它与双模（P／（P＋1））分频器同时使用，有一路双模分频控制输出MC。当MC为低电平时，双模分频器用（P＋1）去除；当MC为高电平时，双模分频器用模数P去除。（2）它有A计数器和N计数器两个计数器。它们与双模（P／（P＋1））分频器提供了总分频值（NP＋A）。其