CN205647465U - 高线性压控振荡器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种高线性压控振荡器，包括：三角波产生电路、振荡电路，所述三角波产生电路的三角波输出端与振荡电路的输入端连接。本实用新型利用变容二极管与固定电容串并联的形式减小总的电容量随压控电压的线性关系，同时利用运放对控制电压进行预处理进一步改善整个压控振荡器(VCO)的线性度，使VCO线性度理想。

Description

高线性压控振荡器

技术领域

本实用新型涉及振荡器技术领域，特别涉及一种高线性压控振荡器。

背景技术

振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压：在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热；某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制；电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。在高度表、汽车防撞雷达等线性调频应用领域，对VCO的线性度提出了更高的要求，因此改善现有VCO线性度就显得尤为重要，然而，现有压控振荡器(VCO)主要缺点随温度的变化输出频率飘移比较大，VCO线性度不理想等问题。

如中国专利公开号为：CN 103475366 A，该发明专利提供了一种压控振荡器，该发明包括：输入PMOS管、电流镜电路、全差分环形振荡器和差分转单端电路，解决了压控振荡器工作在低电源电压下输出信号的频率较低的问题，但是该发明的压控振荡器随温度的变化输出频率飘移比较大，VCO线性度不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种飘移小、线性度好的高线性压控振荡器。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种高线性压控振荡器，包括：三角波产生电路、振荡电路，所述三角波产生电路的三角波输出端与振荡电路的输入端连接；

所述三角波产生电路包括比较器、积分器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、滑动变阻器、第一二极管、第二二极管、第五电容、第三二极管，所述比较器反相输入端接地，其同相输入端接第一电阻的一端、第二电阻的一端，其输出端接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端接滑动变阻器的输入端和滑动端、第二电阻的另一端、第三二极管的一端，所述第三二极管的另一端接地，所述滑动变阻器的输出端接第一二极管的阳极、第二二极管的阴极，所述第一二极管的阴极接第二二极管的阳极、积分器的反向端、第五电容的一端，所述第一电阻的另一端接第五电容的另一端且都接积分器的输出端，所述积分器的同相端接地，其输出端为三角波产生电路的输出端；

所述振荡电路包括三极管、第一电容、隔直电容、第二电容、第三电容、第四电容、变容二极管、电感，所述三极管的基极接第二电容的一端、第三电容的一端，其发射极接第二电容的一端、第一电容的一端，其集电极接第一电容的另一端、电感的一端、隔直电容的一端，所述电感的另一端接第四电容的另一端、变容二极管的一端、第三电容的另一端，所述变容二极管的另一端接隔直电容的另一端，所述隔直电容与变容二极管的连接端为振荡电路的输入端。

优选地，所述第三二极管选用双极型TVS二极管。

优选地，所述积分器选用反相积分器。

优选地，所述比较器选用迟滞比较器。

本实用新型的一种高线性压控振荡器，具有的有益效果如下：

1、本实用新型利用变容二极管与固定电容串并联的形式减小总的电容量随压控电压的线性关系，同时利用运放对控制电压进行预处理进一步改善整个压控振荡器(VCO)的线性度，使VCO线性度理想。

2、本实用新型在三角波产生电路中，在三角波充放电回路加入非线性元件，可以改变输出三角波的线性度，从而补偿VCO的线性度。

3、本实用新型通过改变滑动变阻器的大小来改变三角波的斜率，进而改变输出三角波的线性度，控制压控振荡器的电压，使压控振荡器随温度的变化输出频率飘移比小。

4、本实用新型通过线性补偿的方式改变了VCO的线性度，这在线性调频连续波雷达(FMCW)应用场合可以很好地改善雷达的探测精度，尤其在汽车防撞雷达方面应用非常广泛，一经推广应用具有广阔的应用前景及显著的经济效益。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的高线性压控振荡器的结构框图；

图2为本实用新型的高线性压控振荡器的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型的高线性压控振荡器是利用变容二极管与固定电容串并联的形式减小总的电容量随压控电压的线性关系，同时利用运放对控制电压进行预处理进一步改善整个VCO的线性度，使VCO线性度理想，包括：三角波产生电路1、振荡电路2，三角波产生电路1的三角波输出端与振荡电路的输入端连接。

具体地，如图2所示，三角波产生电路1包括比较器A1、积分器A2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、滑动变阻器RW、第一二极管D1、第二二极管D2、第五电容C5、第三二极管DZ，比较器A1反相输入端接地，其同相输入端接第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端，其输出端接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接滑动变阻器RW的输入端和滑动端、第二电阻R2的另一端、第三二极管DZ的一端，第三二极管DZ的另一端接地，滑动变阻器RW的输出端接第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阴极，第一二极管D1的阴极接第二二极管D2的阳极、积分器A2的反向端、第五电容C5的一端，第一电阻R1的另一端接第五电容C5的另一端且都接积分器A2的输出端，积分器A2的同相端接地，其输出端为三角波产生电路的输出端且输出的为三角波，通过改变滑动变阻器RW的大小可以改变三角波的斜率，通过在三角波充放电回路加入非线性元件，可以改变输出三角波的线性度，控制压控振荡器的电压，使压控振荡器随温度的变化输出频率飘移比小，从而补偿VCO的线性度。

其中，第三二极管DZ选用双极型TVS二极管。

积分器A2选用反相积分器。

比较器A1选用迟滞比较器。

此外，如图2所示，振荡电路2包括三极管、第一电容C1、隔直电容C2、第二电容C3、第三电容C4、第四电容C6、变容二极管C、电感L，三极管的基极接第二电容C3的一端、第三电容C4的一端，其发射极接第二电容C3的一端、第一电容C1的一端，其集电极接第一电容C1的另一端、电感L的一端、隔直电容C2的一端，电感L的另一端接第四电容C6的另一端、变容二极管C的一端、第三电容C4的另一端，变容二极管C的另一端接隔直电容C2的另一端，隔直电容C2与变容二极管C的连接端为振荡电路的输入端。

其中，变容二极管的电容量C取决于外加控制电压的大小，控制电压的变化会使变容管的C变化，C的变化会导致振荡频率的改变。

变容二极管(Varactor Diodes)又称"可变电抗二极管"，是一种利用PN结电容(变容二极管势垒电容)与其反向偏置电压Vr的依赖关系及原理制成的二极管，变容二极管一个重要参数是电容变化指数n，其大小直接反映电容与所加电压的关系，其定义为：

n＝│lgC/lgU│

本实用新型通过线性补偿的方式改变了VCO的线性度，这在线性调频连续波雷达(FMCW)应用场合可以很好地改善雷达的探测精度，尤其在汽车防撞雷达方面应用非常广泛，一经推广应用具有广阔的应用前景及显著的经济效益。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (4)

1.一种高线性压控振荡器，其特征在于，包括：三角波产生电路、振荡电路，所述三角波产生电路的三角波输出端与振荡电路的输入端连接；

所述三角波产生电路包括比较器、积分器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、滑动变阻器、第一二极管、第二二极管、第五电容、第三二极管，所述比较器反相输入端接地，其同相输入端接第一电阻的一端、第二电阻的一端，其输出端接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端接滑动变阻器的输入端和滑动端、第二电阻的另一端、第三二极管的一端，所述第三二极管的另一端接地，所述滑动变阻器的输出端接第一二极管的阳极、第二二极管的阴极，所述第一二极管的阴极接第二二极管的阳极、积分器的反向端、第五电容的一端，所述第一电阻的另一端接第五电容的另一端且都接积分器的输出端，所述积分器的同相端接地，其输出端为三角波产生电路的输出端；

所述振荡电路包括三极管、第一电容、隔直电容、第二电容、第三电容、第四电容、变容二极管、电感，所述三极管的基极接第二电容的一端、第三电容的一端，其发射极接第二电容的一端、第一电容的一端，其集电极接第一电容的另一端、电感的一端、隔直电容的一端，所述电感的另一端接第四电容的另一端、变容二极管的一端、第三电容的另一端，所述变容二极管的另一端接隔直电容的另一端，所述隔直电容与变容二极管的连接端为振荡电路的输入端。

2.如权利要求1所述的一种高线性压控振荡器，其特征在于，所述第三二极管选用双极型TVS二极管。

3.如权利要求1所述的一种高线性压控振荡器，其特征在于，所述积分器选用反相积分器。

4.如权利要求1所述的一种高线性压控振荡器，其特征在于，所述比较器选用迟滞比较器。