压控振荡器.docx
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1、压控振荡器压控振荡器 一.基本原理 信号的频率取决于输入信号电压的大小,因此称为“压控振荡器”。其它影响压控振荡器输出信号的参数还VCO是指输出信号的频率随着输入信号幅度的变化而发生相应变化的设备,它的工作原理可以通过公式来描述。 (5-1) 其中,u(t)表示输入信号,y(t)表示输出信号。由于输入信号的频率取决与输入信号的电压的变化,因此称为“压控振荡器”。其他影响压控振荡器输出信号的参数还有信号的幅度Ac,振荡频率fc,输入信号灵敏度kc,以及初始相位。 压控振荡器的特性用输出角频率0与输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。图中,uc为零时的角频率0,0称为自由振荡角频率;曲线在
2、0,0处的斜率K0称为控制灵敏度。使振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制,就可构成一个压控振荡器。在通信或测量仪器中,输入控制电压是欲传输或欲测量的信号。人们通常把压控振荡器称为调频器,用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中,输入控制电压是误差信号电压,压控振荡器是环路中的一个受控部件。 压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。对压控振荡器的技术要求主要有:频率稳定度好,控制灵敏度高,调频范围宽,频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高,但调频范围窄,RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽,LC压控振荡器居二
3、者之间。 在MATLAB中压控振荡器有两种:离散时间压控振荡器和连续时间压控振荡器,这两种压控振荡器的差别在于,前者对输入信号采用离散方式进行积分,而后者则采用连续积分。本书主要讨论连续时间压控振荡器。 为了理解压控振荡器输出信号的频率与输入信号幅度之间的关系,对公式进行变换,取输出信号的相角为 对输出信号的相角求微分,得到输出信号的角频率和频率f分别为: =2fc+2kcu(t) (5-3) (5-4) 从式(5-4)中可以清楚地看到,压控振荡器输出信号的频率f与输入信号幅度u(t) 成正比。当输入信号u(t) 等于0时,输出信号的频率f等于fc;当输入信号u(t) 大于0时,输出信号的频率
4、f高于fc;当输入信号u(t) 小于0时,输出信号的频率f低于fc。这样,通过改变输入信号的幅度大小就可以准确地控制输出信号的频率。 二.程序及结果分析 定义一个锯齿波信号,频率是20HZ,幅度范围在0V和1V之间。现在用此信号作为压控振荡器的输入控制信号,该压控振荡器的振荡频率fc=20HZ, 输入信号灵敏度,初始相位。使用MATLAB求得输出的压控振荡信号。MATLAB程序如下: %MATLAB实现压控振荡器 clear all; clc; t0 = 0.15; %定义压控信号持续时间 ts = 0.0001; %定义信号采样率 fc = 50; %定义振荡频率 t = 0:ts:t0;
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