电压控制ＬＣ振荡器（Ａ题）作者：潘晨聪 刘倩如 韩 耕miad530
来源：《电子世界》2004年第02期 核心模块的方案论证
1.正弦压控振荡电路（VCO远红外纺织品检测）的论证
本设计选用西勒振荡电路作为VCO。这种电路的特点是：振荡频率由C3、C4决定，但反馈系数由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改变反馈系数的矛盾。综合考虑稳幅输出和调谐方便，本设计选用变容二极管取代C4实现本系统的核心模块VCO（图1）。 2.稳幅控制的选择与论证
方案一 采用带有自动增益控制的运放，对VCO输出信号进行放大的同时又稳定输出幅度。这种设计方案要求运放有较高的带宽增益积，价格比较贵，性价比不高，故不采用。
方案二 采用自动增益控制的办法，对VCO的输出进行检波，检波输出信号经滤波后反馈回振荡器，控制振荡器的静态工作点，使VCO输出幅度基本保持不变。这种闭环控制的方法理论上会有很好的效果。但具体实现电路复杂。重要的是这种方案在振荡器起振前，无法给出正确的静态工作点，故不采用此方案。
方案三 对方案二进行改进，用软硬件结合的办法，通过幅度测定反馈，实时动态调整静态工作点，实现稳幅输出。具体实现办法为：利用数控电位计控制基极的电压。为使VCO顺利起振，预先测试好每个频率基本稳幅输出所需的基极电压，量化做表，存ROM中，在控制锁相环设定频率的同时给出该频率起振所需的基极电压。在振荡器起振后，通过检波和A/D采样，实时检测输出电压，根据检测结果由单片机随时调整数控电位计的工作状态，构成稳定的反馈回路。 ipanel
3.VCO控制电压产生模块方案
方案一 D/A控制 此方案需预先测试和计算好产生固定频率所需的控制电压。为方便控制将它量化存于ROM之中，在需要时利用单片机控制D/A转换即可完成。此方案设计的是一个开环的系统，致使它的稳定性不好，且频率步进无法做得很小，不符合设计中发挥部
分的要求，故不为本系统采用。
方案二 锁相环（PLL）技术 从图2中既可看出这是一个闭环控制的系统。它能够根据鉴相器的输出自动调整VCO的控制电压，产生振荡频率的稳定度与晶振相同。VCO的输出频率由以下公式得出：f=(M/N)fr
由公式可知：只需改变M、N的值，即可对VCO实现有效压控，产生所需要的频率。考虑到市面上有大量集成度高、工作性能稳定的PLL器件，本设计采用这种方案实现。具体采用电路，见系统设计与计算。
4.led像素灯功率放大电路的选择与论证
功率放大电路按晶体管的导通时间逐次递减分为甲（＝180。）、乙（＝90。）、丙（≤90。）几种。理论上说：导通角越小即导通时间越短，电路工作的效率越高，但为还原初始信号所需的后级电路也越复杂。
分析系统的任务是要完成在30MHz点频的高效率功率放大，故设计采用导通角小于90。丙类放大，这就需要有较大的功率激励才能驱动，所以在设计时，在丙类放大前加一
个甲类放大以产生足够的驱动电压。
主要单元电路分析
1.系统简介 一次性雾化吸入器
图3为系统框图。其中A为系统控制模块；H为PLL环路低通滤波模块；F为静态工作点控制模块；B为测频模块；D为功率放大模块；C为峰峰值测量模块。PIC单片机承担本系统的流程控制模块。PLL集成芯片、D/A芯片需要单片机参与工作。系统的人机交换接口键盘和LCD显示也由PIC单片机控制。
2.系统各模块理论分析和实际设计
（1）VCO模块
本设计的VCO模块选用的是西勒振荡电路，具体实现电路图如图1。本设计电路简单且均由分离器件组成，每个元件的选取都会影响整个系统的工作情况。下面对具体元件的选取作简要的分析。
选频网络的设计 分析西勒振荡电路的振荡原理，高Q值的谐振回路是电路起振的关键。Q值不高就无法从丰富的频率分量中选出可以构成自激振荡的频率分量构成正反馈，振荡电路就无法正常起振。谐振回路的Q值反应的是回路在谐振时的能量损耗。损耗越小，Q值越高。解决这一问题的方法是尽可能选择高Q值的L和C香仁夏露。一般情况下，电容的Q值较高，不会对回路的Q 值构成主要影响。电感成为影响谐振回路的主要因素。理论上讲空心的电感线圈损耗较小，Q值较高，但电感值较小无法满足回路的需要。经过反复实践，选频网络选用高频材料镍芯作为绕制电感的材料，在绕制时，需要利用Q表反复测定电感量和对应的Q值。
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