壓控振蕩器,壓控振蕩器是什么意思

壓控振蕩器,壓控振蕩器是什么意思

壓控振蕩器（VCO）

壓控振蕩器（VCO）是指信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率由外加信號(hào)電壓控制。VCO的頻率與控制電壓成線性關(guān)系。它是PLL的重要組成部分。

PLL的概念

我們所說的PLL。其實(shí)就是鎖相環(huán)路，簡(jiǎn)稱為鎖相環(huán)。許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號(hào)與內(nèi)部的振蕩信號(hào)同步，利用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡(jiǎn)稱鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)的特點(diǎn)是：利用外部輸入的參考信號(hào)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號(hào)的頻率和相位。

因鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)頻率對(duì)輸入信號(hào)頻率的自動(dòng)跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中，當(dāng)輸出信號(hào)的頻率與輸入信號(hào)的頻率相等時(shí)，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。

目前鎖相環(huán)主要有模擬鎖相環(huán)，數(shù)字鎖相環(huán)以及有記憶能力（微機(jī)控制的）鎖相環(huán)。

PLL的組成

鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分組成，鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖8-4-1所示。鎖相環(huán)中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測(cè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的相位差，并將檢測(cè)出的相位差信號(hào)轉(zhuǎn)換成uD（t）電壓信號(hào)輸出，該信號(hào)經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC（t），對(duì)振蕩器輸出信號(hào)的頻率實(shí)施控制。

壓控振蕩器（VCO）的基本概念

調(diào)節(jié)可變電阻或可變電容可以改變波形發(fā)生電路的振蕩頻率，一般是通過人的手來調(diào)節(jié)的。而在自動(dòng)控制等場(chǎng)合往往要求能自動(dòng)地調(diào)節(jié)振蕩頻率。常見的情況是給出一個(gè)控制電壓（例如計(jì)算機(jī)通過接口電路輸出的控制電壓），要求波形發(fā)生電路的振蕩頻率與控制電壓成正比。這種電路稱為壓控振蕩器，又稱為VCO或u-f轉(zhuǎn)換電路。

壓控振蕩器是鎖相環(huán)中關(guān)鍵部件，在實(shí)際應(yīng)用中有很多種結(jié)構(gòu)。

壓控振蕩器（VCO）電路的舉例和原理

利用集成運(yùn)放就可以構(gòu)成精度高、線性好的壓控振蕩器。

我們知道積分電路輸出電壓變化的速率與輸入電壓的大小成正比，如果積分電容充電使輸出電壓達(dá)到一定程度后，設(shè)法使它迅速放電，然后輸入電壓再給它充電，如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，其振蕩頻率與輸入電壓成正比。即壓控振蕩器。下圖就是實(shí)現(xiàn)上述意圖的壓控振蕩器(它的輸入電壓Ui＞0)。

圖中所示電路中A1是積分電路，A2是同相輸入滯回比較器，它起開關(guān)作用。當(dāng)它的輸出電壓u01=+UZ時(shí)，二極管D截止，輸入電壓（Ui＞0），經(jīng)電阻R1向電容C充電，輸出電壓uo逐漸下降，當(dāng)u0下降到零再繼續(xù)下降使滯回比較器A2同相輸入端電位略低于零，uO1由+UZ跳變?yōu)椋璘Z，二極管D由截止變導(dǎo)通，電容C放電，由于放電回路的等效電阻比R1小得多，因此放電很快，uO迅速上升，使A2的u+很快上升到大于零，uO1很快從－UZ跳回到+UZ，二極管又截止，輸入電壓經(jīng)R1再向電容充電。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。振蕩頻率與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系為：

可見振蕩頻率與輸入電壓成正比。

上述電路實(shí)際上就是一個(gè)方波、鋸齒波發(fā)生電路，只不過這里是通過改變輸入電壓Ui的大小來改變輸出波形頻率，從而將電壓參量轉(zhuǎn)換成頻率參量。壓控振蕩器的用途較廣。為了使用方便，一些廠家將壓控振蕩器做成模塊，有的壓控振蕩器模塊輸出信號(hào)的頻率與輸入電壓幅值的非線性誤差小于0.02%，但振蕩頻率較低，一般在100Kz以下。