实验十五压控振荡器方案二

1、实验十五压控振荡器(方案二)一 实验目的1 会简单压控振荡器的设计。2 掌握压控振荡器的基本原理和调试方法。二 实验原理压控振荡器，顾名思义，其输出频率随输入电压的改变而变化。它大致可分为两类，一类是调谐式，另一类是多谐式。多谐式一般线性好，但输出不是正弦波，只能通过间接方式获得。振荡频率一般较低。调谐式多用于发射机中，一般高频电子线性课程会有介绍。这里介绍两种压控振荡器及其常用电路类型，供大家参考。1 由5G8038构成的压控振荡器参考电路见图3-15-1，5G8038内部原理可参考相关参考书，这里不再详述，其振荡频率可由下式确定。F=0.3/RC3-15-1式中，一般Rw4取，当f=20K

2、Hz时，我们可以先定C，再求出相应的R，一般取之间。C=3300pF时，由式3-15-1可求得，则R4=R-0.5Rw4=4K，取标称值。由上式确定的频率为上限频率。低端频率通过改变8脚电位实现。我们可以通过研究电压与频率间的关系找到两者的联系。一般高低端最大差10KHz。再来看其它电阻值的确定。Rw1+R1支路、Rw2+R2支路和Rw3+R3支路，主要是为了取得电压控制信号，一般输入电阻都较大，故支路电流在0.10.5mA间选取。5G8038电源工作可选单电源工作方式，一般高低电源电压差最小10V，最大30V，根据实际情况选择。Rw1以能改变电压范围超过3V即可。但不是越大越好，也可通过实验

3、调试取得。为了保证输出频率的误差较小，可选用多线圈电位器，这里取，变化范围在4V左右，应Rw1在上，R1在下，否则电路不能正常振荡。Rw2和Rw3应尽可能大，以便于有较大控制范围使正弦波波形易于调节。1、8、12控制端一般对地应接抗干扰电容，以防调节电位器时产生的高频噪声引入电路引起故障。常选0.1独石电容，代码104。方波输出为OC型电路，所以必须接上拉电阻，一般电流控制在1mA左右，本例中，。D1为保护管，一般用开关管即可，为的是防止8脚电位最高时，4、5脚仍有几百毫伏的电压降。RL为正弦波的负载，至少应在以上，否则输出幅度将减小。若要与后级电路相连，最好加一隔直电容。容量以上。2 由V/

4、F器件LM331构成的压控振荡器LM331为专用V/F变换器，即可进行V/F转换，也可以进行F/V转换。适用于作精密频率电压转换器、长时间积分器、A/D转换器、线性频率调制或解调等功能性电路。其主要指标如下：（1） 最大线性度：0.01%；（2） 变换增益：典型值1.00KHz/V；（3） 满量程频率范围：1Hz100KHz；（4） 动态范围：10KHz满量程频率下最小值100dB；（5） 增益温度稳定性：典型值；（6） 小功耗：5V时为15mW；（7） 脉冲输出与所在逻辑形式电路兼容；（8） 输入电压：0.2V +VCC图3-15-2为LM331的逻辑图与外形图。由恒流源、输入比较器和单脉冲

5、定时器等部分组成。其工作原理如下，输入比较器的两个输入端，一个接输入电压Vin(7脚)，另一个接阈值电压VN(6脚)，且常与1脚相连。当Vin>VN时，比较器启动单脉冲定时器，即发出单脉冲信号，驱动三极管T导通，同时接通恒流源对C充电，使VN上升。当VN上升至VN>Vin时，电流源断开，定时器自动复位；此时C通过R逐渐放电，直至VN降至VN<Vin为止，然后比较器再次启动定时器，开始下一个过程。如此往复，输出与输入电压成比例的脉冲频率。电流源提供的电流I与2脚基准电压1.9V、外接电阻RS大小有关，即3-15-2由于C的平均充电电流，平均放电电流，故可得：由上式可求出输出脉冲

6、频率f为：3-15-3式中，t=1.1RtCt为电流源的接通时间。通常输入电压Vin=110V时，输出频率为010KHz。单脉冲定时器由RS触发器和一个外部RtCt网络构成的定时比较器组成。图3-15-3为由LM331构成的基本压控振荡器电路。2脚的电位器Rw1用来调节LM331的增益偏差和由Ct、Rt、R引起的误差以校准频率。输入控制电压Vin接7脚，并增加了由C1、R3组成的低通滤波器。滤波电容大多选0.1左右。3脚为频率输出端，驱动三极管T必须外接电阻RL，电流控制在1mA左右，如果后接TTL电路，则VL接+5V电源，。无要求时，可与VCC相连，RL相应改变。在图3-15-3中，一般用一

7、只固定电阻和一只可变电阻串联组成。为了保证精度和稳定性，最好选用金属膜电阻，Rw1的调节要细致，可选多圈电位器。Rt建议，这样可求出，取。C建议用聚苯乙烯，其它电容选瓷片电容即可。7脚电阻R3应与R相同。直流输入电压可选信号源或采用图3-15-3中通过电源分压取得。电压变动范围以3脚输出要求决定。最低输入电压不要小于0.1V，最高不超过10V。分压电路电流一般取0.10.5mA即可。例如，要求fo=1KHz8KHz，则可求出电位器变化范围应不小于1V8V范围。先确定分压支路电流为0.2mA，则总电阻，即。电位器Rw2调至最低端时，则：3-15-4取标称值R2=5.1K，同理，由即可求出故取，取

8、。应该适当加大，保证调节范围。最后，确定好元件值之后，再进行一次验算，满足要求即可，为了保证获得电压的调节细度，可选多圈电位器。另一种方式先定Rw2，只要手头有电位器一只即可。然后再求其它电阻值。三 设计任务1 预习要求（1） 预习有关压控振荡器的工作原理。（2） 按要求，参考本实验中提供的两种电路类型，设计出一款压控振荡器。并写出设计过程和调试步骤。2 设计要求（1） 输出频率200Hz2KHz连续可调正弦波，非线性失真系数，双电源供电，可参考图3-15-1所示电路。（2） 输出频率100Hz10KHz且连续可调的脉冲波，要求可与TTL电路兼容，单电源+12V供电。可参考图3-15-3所示电

9、路。（3） 设计5G8038和LM331的简易测量电路。LM331只做V/F变换测试。3 同学们可根据能力选择以上任一种方案设计。四 调试步骤1 确保电路连接正确，正负电源端标志清楚。2 接上电源，测试各点电位，应正常。3 改变电位器，输出频率应有变化。4 测试VF特性，自定输入点数及电压值，应均匀，列成表格，填入输出值，并绘出VF曲线，算出线性度5 最终确定符合要求的成型电路。五 提示设计要求中（3）应在熟悉原理的情况，参照图3-15-1和图3-15-3电路，进行简化后得到可行电路。应能方便测试VF特性，但线性度要求并不高。六 实验报告要求1 各点电位值或波形。2 符合指标要求电路的VF特性测试原始值表格和绘出的曲线及分析。3 最终电路图。4 主要故障分析及讨论。七 思考题1 举例说明5G8038和LM331还有哪些应用（可参考相应资料）。2 通过设计及调试，分析如果要提高5G80