压控振荡器
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/RC 3-15-1
式中，R
12R
w4
R
4
，一般Rw4取1K ，当f=20KHz时，我们可以先定C，
再求出相应的R，一般取R 5~10K 之间。C=3300pF时，由式3-15-1可求得
R 4.54K ，则R4=R-0.5Rw4=4K ，取标称值R
4
4.3K 。
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0.1~0.5mA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10K ，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 F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，
VCC VEE
R
b
本例中，
6 610K
1.2mA。
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10K 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10 F以上。
压控振荡器
CC(+6V)
Rw110R120
EE(-6V)
图3-15-1 5G8038构成的压控振荡器
2． 由V/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：1Hz~100KHz；
（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 30ppm/ C；
（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 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
I
1.9VR
S
3-15-2
压控振荡器
由于C的平均充电电流IC I t f，平均放电电流可得：
IC I t f
VNR
VinR
VNR
VinR
，故
由上式可求出输出脉冲频率f为：
f
ICI t
VinR I t
VinR
S
2.09CtRtR
3-15-3
式中，t=1.1RtCt为电流源的接通时间。通常输入电压Vin=1~10V时，输出频率为0~10KHz。
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。
C基准电压
地
定时Rx/Cx
fo
频率输出
阈值
比较输入
电流输出
VCC
（a）逻辑框图(b)外形图
图3-15-2 LM331压控振荡器(V/F变换器)
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，R改变。
L
10K 。无要求时，可与VCC相连，RL相应
压控振荡器
VCC(+12V)
R20V)
R50fo
Z~8kHZ
R25.1图3-15-3 LM331构成的压控振荡器电路
在图3-15-3中，R
S
14K ，一般用一只固定电阻12K 和一只可变电阻5K
串联组成。为了保证精度和稳定性，R S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6.8K ，Ct 0.01 F，这样可求出R 100K ，取R 100K 。C建议用1 F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0.1~0.5mA即可。例如，要求fo=1KHz~8KHz，则可求出电位器变化范围应不小于1V~8V范围。先确定分压支路电流为0.2mA，则总电阻R总
VCC0.2mA
12V0.2mA
60K ，即
R
1
R
w2
R
2
60K 。电位器Rw2调至最低端时，VinL
RR
2总
VCC 1V，则：
R
2