电压控制LC振荡器设计与总结报告 .pdfVIP

电压控制LC振荡器（A题）

设计与报告总结

摘要

根据题目要求，设计采用变容二极管BB910实现电压控制LC振荡，核心控

制电路基于STM32F103VET6单片机控制。系统主要由压控式LC振荡电路，锁相

环，AGC电路，单片机的控制电路及频率计，电压峰峰值测量电路，TFT液晶显

示模块，键盘等部分组成。通过晶体振荡器，MC1648和MC145162等构成的锁相

环频率合成电路来提高输出频率的稳定度，实现100kHz频率步进。若负载为容

性阻抗，采用串联谐振回路以提高输出功率。为保证输出电压幅度稳定，加入交

流电压负反馈和直流AGC电路,可使系统集成度高，稳定性、可靠性强。

关键词

STM32F103VET6单片机变容二极管锁相环AGC电路MC1648

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一、方案设计与论证

1.主振器模块

方案一：使用电感三点式振荡电路。如下图1-1所示，电感反馈振荡电路容

易起振，但电感反馈支路为感性支路，对高次谐波呈现高阻抗，故对回路中的高

次谐波反馈较强，波形失真较大；另外，由于两个电感元件上的分布电容并联于

电感元件的两端，工作频率越高，分布电容的影响也愈严重，这就使得电感反馈

式三端振荡电路的工作频率不能太高。

图1-1图1-2

方案二：使用电容三点式振荡电路。如上图1-2所示，电容三端振荡器的优

点是输出波形较好，该电路中的不稳定电容（分布电容，器件的结电容等）都是

与该电路并联的，因此适当加大回路电容量，就可以减弱不稳定的分布电容对振

荡频率的影响，提高了频率稳定度。但是电容三点式主振器在调频时不方便，而

且可调范围不大。

方案三：使用采用集成的压控振荡器电路，如图下1-3所示，选用压控振荡

器芯片MC1648，其工作电压5V，工作频率可从1.0MHz~150MHz，需要外接一个

并行的LC槽路，结合变容二极管BB910，可以实现发挥部分的扩展频率范围要

求，另外，MC1648内部有放大电路和自动增益控制，可以实现输出频率稳幅，

射极随器有隔离作用，可减小负载对振荡器工作状态的影响，该电路外围元器件

少，调试方便。

图1-3

根据本题的要求并结合应用效果我们最终选择了第三种方案。

2.锁相环频率合成模块

方案一：采用D/A控制。此方案预先测试和计算好产生固定频率所需要的

电压。为方便控制将它量化存于ROM之中，在需要时利用单片机控制D/A转换

即可完成。此方案设计的是一个开环的系统，它的稳定性不好，且频率步进无法

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做得很小，不够精确。

方案二：采用模拟锁相环路法，通过环式的减法降频，将VCO的频率降低，

与参考频率进行鉴相。优点是：可以得到任意小的频率间隔；鉴相器的工作频率

不高，频率变化范围不大，比较好做，带内带外噪声和锁定时间易于处理。不需

要昂贵的晶体滤波器,频率稳定度与参考晶振的频率稳定度相同。缺点是分辨率

的提高要通过增加循环次数来实现，电路超小型化和集成化比较复杂。

方案三：采用数字锁相环路法，如下图1-4所示为锁相环合成的原理图，把

VCO的频率降低到鉴相器的参考频率上，采用的是除法降频。此法具有方案二

的优点外，克服了方案二的缺点，还能与单片机结合，利用灵活方便的数字电路，

做成数控可变分频，得到任意的频率，且便于集成化，大大简化电路连线，缩短

电路制作时间，降低整机体积。

图1-4

综合考虑各个方案的优缺点，我们最终选用方案三进行电压控制。

3.频率测量模块

方案一：采用专用的频率测量芯片，如用INTERSIL公司的ICM7216B，只

需少量的元件就能构成高精度的数字频率计，并且该芯片可以直接驱