2003年全国大学生电子规划比赛试题中的A题，要求规划并制造一个电压操控LC振荡器。本文对几种选用比较多的计划进行简练的剖析。
规划制造题意的体会
电压操控LC振荡器应将根本部分和发挥部分归纳考虑。明确要求规划制造两个可彼此独立的部分：一是制造15~35MHz的频率距离100kHz步进调整和指定频率设置的LC振荡器；二是作业于30MHz点频的高效高频功率扩大器。队员需掌握好以下两点：
1．关于LC振荡器
（1）输出信号振幅安稳(Up-p=1±0.1V)，波形无显着失真的正弦波；（2）输出信号的频率规模要为15~35MHz，且作业频率可按最小频率距离的整数倍数值在规模内恣意预置，一起在预置频率点上能以最小频率距离步进增、减输出信号的频率；（3）显现预置的频率和输出信号的丈量频率及输出信号Vp-p数值； （4）LC振荡器作业于短波的高端，要做好信号缓冲阻隔和电磁屏蔽，要做好元器件固定和电源及操控信号的净化。
2．关于30MHz点频率高效高频功率扩大器
（1）信号源是LC振荡器，功率扩大器输入要不影响LC振荡器功用；（2）功率扩大器是作业于30MHz点频，无带宽要求，尽可能做窄带功率扩大；（3）只能是在单电源E=12V条件下作业，而且要求在纯阻负载和一个等效的容性负载的纯阻部分得到无显着失真正弦波的功率Po≥20mW；（4）进步功率扩大器功率需选丙类高频功率扩大器；（5）滤波匹配网络要处理好在纯阻负载和容性负载时的匹配。宁可让高频功率扩大器作业在略过压状况，而不要作业在欠压状况。 
选用的几种计划剖析
规划制造计划依据题意相同分LC振荡器和功率扩大器两部分。
1．LC振荡器
LC振荡器频率发生选用的计划有四种：开环频率组成有电压频率组成和直接数字频率组成（DDS）；闭环频率组成有锁相环频率组成和含AFC的电压频率组成。
LC振荡器稳幅选用的计划有三种：分立元件BJT或FET的AGC、数字电位器AGC、数模混合AGC。
（1）LC振荡器频率发生计划 
①开环频率组成中的电压频率组成，其原理方框图如图1所示。 其根本原理是依据预置数值由单片机发生相应的数字量，经过D/A转化器发生操控电压去操控VCO中的变容二极管完结电调改动VCO的作业频率。计划的特色是电路简略、经济，输出频率能够接连调整，但作业频率安稳度较低（能到达10-3要求）。最主要的是变容二极管压控特性存在非线性，压控灵敏度不一致，跟着外加电压添加，压控特性曲线斜率逐步变小，变容二极管压控灵敏度将下降，然后带来了预置量与数字量改换的规划和调整困难，一起还要求D/A的分辨率较高。
②开环频率组成中的直接频率组成（DDS），其原理方框图如图2所示。
根本原理是运用计算机查寻表格上所存储的正弦波取样值，正弦波的数字量经过D/A转化发生模拟量的正弦波信号。由改动查表速度来改动信号频率。用预置于RAM存储器中所需波形的量化数据，依照操控字要求，以K为步进，对相位增量进行累加，以累加相位值作为地址码来读取存放于波形存储器内的波形数据，经D/A和滤波发生所需信号。直接数字频率组成具有相对带宽很宽，在15~35MHz内无需分波段，转化时间短，频率分辨率高的长处。但电路杂乱，不经济。 
③闭环频率组成中的带AFC电压频率组成，其原理方框图如图3所示。根本原理是由单片机对输出信号的频率进行丈量，由这一频率量（丈量量）同所需的频率量（预置量）进行比较处理，发生数字增量，在预置量的基础上构成一个操控的数字量经D/A转化去操控VCO中的变容二极管来完结电谐和AFC功用。AFC是由预置频率数字量同实测频率数字量增量来完结的。这一计划的特色是充沛运用电路资源，且简略、频率安稳度较高、调整便利、频率可接连调整，但AFC时间长。
④ 闭环频率组成中的锁相（PLL）频率组成，其原理组成框图如图4所示。
其作业原理是运用单片机把预置频率量及步进量来发生分频比的操控数字量，别离改动程序分频器和参阅分频器的分频比。VCO的输出信号频率经前置分频（固定分频）、程序分频（可变分频）得到的频率特征信号与参阅频率（晶体振荡器）经参阅分频器输出的基准频率在鉴相器鉴相，发生差错电压经低通滤波器滤波来操控VCO的变容二极管，改动VCO的作业频率，一旦进入鉴相器的两个信号频率相同，则鉴相输出一固定的电压，然后VCO安稳地作业在预置频率上。经过单片机操控程序分频器和参阅分频器的分频比，来改动VCO输出信号的频率以及频率调整的频率距离。锁相频率组成具有频率安稳度高，准确度好的特色。但输出信号频率不能接连可调，只能以频率距离步进调整和按频率距离的整倍数值设置。
（2）LC振荡器信号起伏安稳计划 
①分立元件BJT或FET稳幅，原理图如图5所示。 结型场效应管稳幅，是UDS很小时在UGS的操控下，导电沟道出现线性电阻特征，导电沟道的电阻值随UGS改动。图5a中场效应管T等效一受控电阻RDS，Uo=（1+R/RDS）Ui。故在Vp-p改动时，UGS相应改动，使RDS改动，则Uo相反改动，然后完结稳幅；BJT是运用Up-p改动来改动T的作业点，使其对应的增益改动来完结稳幅。这种计划简略、经济，但稳幅功用欠安。
②数字电位器稳幅原理图如图6所示。 数字电位器AGC的作业原理与FET类似，是经过改动扩大器的反应量来调整扩大器增益。仅仅这种调整量运用Vp-p检波的直流电压经A/D转化由单片机发生数字量操控数字电位器的阻值，电路的特色是操控精度高、稳幅功用好，但电路杂乱、本钱高，而且数字电位器高频特性差。
③ 选用可控增益扩大器稳幅，数模可控增益扩大器AGC电路原理方框如图7所示。从框图可见，可控增益的扩大器选用高频特性好的IC，由Vp-p检波后的电压经A/D、单片机和D/A去操控可控增益扩大来稳幅。该稳幅电路最大的特色是高频功用好，调整便利（可设置输出起伏），稳幅精度高，但电路杂乱。
由上述剖析可知：LC振荡器频率发生选用闭环AFC电压频率组成和闭环PLL频率组成满意标题要求，但以PLL为佳。稳幅电路宜选用高频特性好的可控增益扩大器来构成稳幅电路。单片机和A/D、D/A等资源要优化，且充沛运用。 
2．高效高频功率扩大器
高效高频功率扩大器重点是失真要小、功率要高、输出功率要大。难点在电源电压E=12V时，确保纯阻负载和容性负载电阻上的高频不失真功率要到达Po≥20mW。
为了减小功率扩大器对LC振荡器的影响和高功率输出大功率，选用有推进级、鼓励级及末级作业于丙类（C类）的电路结构，功用好坏会集表现为滤波匹配网络的规划上。
功率扩大器由推进级、鼓励级和末级三部分组成。为了进步功率，末级作业于丙类，晶体管选用高频功率管。功率扩大器中的滤波匹配网络是要害：进行阻抗改换确保鼓励级至末级，末级至负载高功率取得所需的功率；充沛滤除不需要的高次谐波，减小波形的失真；让滤波传输功率ηk=P1/P，尽可能挨近1。 
鼓励级输出与末级输入之间选用的滤波匹配网络因鼓励级负载是末级的输入阻抗根本不因末级负载改动而改动。规划要求重点是把末级的输入阻抗在30MHz作业频率上改换为鼓励级所要求的Re，而末级的滤波匹配网络除了要滤除30MHz基波以外的谐波，一起要确保末级由50Ω纯阻负载变为20pF电容和50Ω纯阻串联构成的容性负载，50Ω纯阻上的不失真功率Po≥20mW，该网络选用两种类型的滤波匹配网络级联，前一级滤波匹配网络的有载品质因数选大点，其幅频特性在fo=30MHz时BW0.7稍小，对谐波的按捺才能增强，减小波形失真，后一级滤波匹配网络的有载品质因数选小一点，因为后级有载品质因数较小，其幅频特性在30MHz时BW0.7稍大，确保当20pF电容与50Ω电阻串联构成容性负载时输出功率有较小的跌落，功率扩大器功率也只要细小的减小。
LC振荡器和功率扩大器丈量
正确地丈量是确保著作成功完结的重要环节，图8是丈量的衔接方框图。
丈量时要注意：
（1） LC振荡器至功率扩大器的连线尽可能短；
（2）功率扩大器至负载的连线尽可能短，负载电容、电阻及SW3的引线尽可能短，固定好；
（3）丈量仪器单台独立丈量相应项目，选用功用好的探头，作业频率不低于50MHz；
（4）负载电阻用三只150Ω/1W金属膜电阻并联构成，电容选耐压100V的云母电容器；
（5）选用精度满意要求的仪器，正确地操作运用。
丈量方法需按项目阐明，丈量仪器标明类型、类型，丈量的数据要列表，并依据原始数据结合标题要求列表点评
