变容二极管调频振荡器实验报告

调频器,调频

调频器作为电子设备中不可或缺的部件,其主要作用是使信号的频率根据调制信号的变化而动态调整。
调频技术主要分为两大类:直接调频与间接调频。
在直接调频中,通过直接操控电路参数或工作状态,利用变容二极管、电抗管或张弛振荡器等,实现频率随信号变化。
例如,在微波频段,速调管常被用作调频元件。
而间接调频则是通过积分电路处理调制信号,再由调相器生成调频信号。
这种方法的优点是载波频率稳定,但电路设计较为复杂,频移较小,且可能引起寄生调幅。
尽管如此,由于其稳定性,间接调频在特定应用中依然扮演着关键角色,通常需要通过多次倍频来提升频移,以实现理想的调频效果。

压控振荡器原理和VCO电路图

压控振荡器(VCO)是一种特别的振荡器,它的输出频率不是固定的,而是会受到输入电压的影响。
简单来说,就是给个电压,它就能输出相应频率的信号,这个频率范围很广,从几赫兹到几百千兆赫兹都有可能。
要让频率变高或者变低,只需要调整输入的直流电压就行了。

在RC振荡器中,频率和电容是反着走的,也就是说,电容越小,频率越高。
当输入电压增加时,电容就会变小,这样控制电压和频率就成正比了。
而在LC振荡器里,频率和电感L以及电容C的乘积的平方根是反着来的。
同样,通过改变电容(通常用变容二极管来实现),也能控制频率。

基本上,当控制电压处于一个标准值V_C(nom)时,振荡器就会以一个标准频率f_C(nom)工作。
如果控制电压降低了,频率也会跟着降低;如果控制电压升高了,频率就会升高。
变容二极管在这个过程中起着关键作用,它是实现可变电容的重要元件。

VCO可以分为两种类型:一种是谐波振荡器,它产生的输出波形是正弦的,通常被称为线性压控振荡器,比如LC振荡器和晶体振荡器。
另一种是弛豫振荡器,它产生的输出波形是锯齿状的,可以用较少的组件就提供大范围的频率,通常用于单片IC。

下面是一个使用运算放大器的VCO电路图及其工作原理的说明:第一个运算放大器充当积分器,分压器的作用是将一半的控制电压提供给运算放大器1 的正极端子,同时保持负极相同的电压,这是为了保持电阻R1 上的电压降为控制电压的一半。
当MOSFET导通时,从R1 电阻流出的电流通过MOSFET,R2 的电阻是R1 的一半,因此电压降相同,但电流是R1 的两倍,额外的电流为连接的电容器充电,运算放大器1 提供逐渐增加的输出电压来提供该电流。
当MOSFET关闭时,从R1 流出的电流通过电容放电,此时从运算放大器1 获得的输出电压将下降。
运算放大器2 作为施密特触发器运行,其输入是三角波(即运算放大器1 的输出),如果输入电压高于阈值电平,运算放大器2 的输出为V_CC;如果输入电压低于阈值电平,则输出为零,因此,运算放大器2 的输出将是方波。
LM5 6 6 IC或IC5 6 6 是一个8 脚集成电路,可以产生方波和三角波双输出,其内部电路复杂,但基于上述原理实现频率控制。

总的来说,压控振荡器通过改变电容(通常使用变容二极管)来实现对输出频率的控制,不同类型的VCO(如谐波振荡器和弛豫振荡器)具有不同的输出波形和应用场景,使用运算放大器的VCO电路通过积分器和施密特触发器的组合实现了方波输出,VCO在函数发生器、锁相环、音调发生器、频移键控和调频等领域有广泛应用。