【摘 要】电压控制LC振荡器是如今使用非常广泛的一类电子器件，本设计选用西勒振荡电路作为VCO，只要改变二极管MMBV109两端的电压，即可改变VCO的输出频率。并且利用锁相环频率合成技术，采用大规模PLL芯片MC145152和其他芯片构成数字锁相环式频率合成器，使输出频率稳定度进一步提高。
【关键词】压控振荡器；频率输出电路；幅度稳定电路；控制电路
无线通信系统的蓬勃发展推动了射频集成电路的研究和开发。在工艺技术的飞速进步下，尤其是电感和变容管的无源器件片上实现问题的解决，压控振荡器已经可以实现单片集成，这对降低收发机的成本十分关键。如何在较低的功耗下设计噪声性能和调谐范围满足系统应用要求的全集成电感电容压控振荡器，仍然是目前射频集成研究领域的难点。本设计针对上述问题，系统分析了射频全集成电感电容压控振荡器的原理和实现，参考国内外压控振荡器研究的现状，设计了一种低压、低功耗、低相位噪声和较大调谐范的集成压控振荡器。
1 总体设计
电压控制LC振荡器(VCO)是一种振荡频率随外加控制电压变化的振荡器，图1为其组成框图。图中，VCO产生频率随压控电压改变的正弦信号；频率控制电路产生高稳定度的参考频率，使VCO的频率稳定，并产生随控制频率变化的直流电压；幅度稳定电路对VCO输出电压进行放大，并且广大器的增益与输入信号的幅度成反比，从而使输出信号幅度稳定；单片机控制电路产生频率控制和幅度控制命令。
2 电路设计
2.１ 正弦VCO电路设计
常用LC振荡电路有克拉泼电路和西勒电路。克拉泼电路虽然振荡频率较为稳定，但频率覆盖范围较窄，在振荡频率较宽时，输出幅度不均匀，频率升高后不易起振。西勒电路较易起振，振荡频率也较为稳定，当参数设计得当时，频率覆盖系数可达1.4～1.6。因此，本设计选用西勒振荡电路作为VCO，如图2(a)所示。
这种电路的特点是：振荡频率由C3、C4决定，反馈系数由C1、C2决定，解决了基本三点式振荡设计中存在的改变振荡频率必然改变反馈系数的矛盾。考虑需要频率可调，本设计选用变容二极管MMBV109取代C4,如图2(b)所示。
2.2 频率控制电路设计
该电路由参考振荡器、MC145152、环路滤波器、分步器等电路组成。
MC145152是一种分频比可编程的数字锁相环频率合成器，主要由参考分频器、脉冲吞噬分频器、鉴相器等组成。
2.3 输出电压幅度稳定电路设计
幅度控制电路由峰值检测电路、ADC、单片机控制电路、DAC、可变增益放大器和滤波器组成，其电路框图如图4所示。VCO输出送至可变增益放大器进行放大，其输出分为两路，一路至峰值检测电路，另一路至输出电路。峰值检测值经A/D转换后送单片机(MCU)处理。单片杨控制电路对峰值检测器得到的数值进行比较和判断，若检测到的值大于预置的阈值，则单片机向DAC写入值，DAC的输出电压控制可变增益宽带放大器的增益，使其增益减小，从而使输出电压减小；反之，当检测到的值小于阈值时，单片机向DAC写入值，使可变增益宽带放大器的增益增大，从而输出电压增大。通过反复比较和实时校正，就可以将输出电压稳定在所需的值。
2.5 单片机控制电路设计
单片机控制电路如图5所示，其中，P1口与 、 配合，完成A/D转换和D/A转换；P0和P3口用于控制频率变换，P2口用于系统时序配合控制。
3 软件设计
整个系统通过单片机控制按键来决定所要执行的动作，以期获得所需的主要参数，系统流程如图6所示。
4 结论
该设计最终以较大调谐范围对压控振荡器进行设计优化，最后得到由变容二极管调谐的压控振荡器，输出频率范围为15MHz～35MHz，可实现输出频率步进，步进间隔为2KHz；频率稳定度△f0/f0≤5×10-4/h；输出电压峰-峰值Vp-p＝500mV±50mV，其频率覆盖系数可达1.4～1.6，克服了传统覆盖系数小的不足。
【参考文献】
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［责任编辑：周天凤］