压控振荡器

压控振荡器 (VCO) 是一种电子振荡器，其振荡频率由电压输入控制。 施加的输入电压决定瞬时振荡频率。 因此，通过向控制输入施加调制信号，VCO 可用于频率调制 (FM) 或相位调制 (PM)。 VCO 也是锁相环的组成部分。 VCO 在合成器中用于生成波形，其音高可以通过音乐键盘或其他输入确定的电压进行调整。

电压频率转换器 (VFC) 是一种特殊类型的 VCO，设计用于在很宽的输入控制电压范围内实现非常线性的频率控制。

根据产生的波形类型，VCO 一般可分为两组。

• 线性或谐波振荡器生成正弦波形。 电子设备中的谐波振荡器通常由一个谐振器和一个放大器组成，放大器取代谐振器损耗（以防止振幅衰减）并将谐振器与输出隔离（因此负载不会影响谐振器）。 谐波振荡器的一些示例是 LC 振荡器和晶体振荡器。
• 张弛振荡器可以产生锯齿波或三角波。 它们通常用于集成电路 (IC)。 它们可以使用最少数量的外部组件提供广泛的工作频率。

压控电容器是使 LC 振荡器响应于控制电压而改变其频率的一种方法。 任何反向偏置的半导体二极管都会显示电压相关电容的测量值，并且可用于通过改变施加到二极管的控制电压来改变振荡器的频率。 专用可变电容变容二极管具有特性良好的宽范围电容值。 变容二极管用于改变 LC 槽的电容（以及频率）。 变容二极管还可以改变晶体谐振器上的负载并拉动其谐振频率。

对于低频 VCO，使用其他改变频率的方法（例如通过压控电流源改变电容器的充电速率）（参见函数发生器）。

环形振荡器的频率通过改变电源电压、每个反相器级可用的电流或每个级上的容性负载来控制。

VCO 用于模拟应用，例如频率调制和频移键控。 VCO（尤其是那些用于射频的 VCO）的控制电压和输出频率之间的函数关系可能不是线性的，但在小范围内，关系近似线性，可以使用线性控制理论。 电压频率转换器 (VFC) 是一种特殊类型的 VCO，设计用于在很宽的输入电压范围内保持非常线性。

VCO 的建模通常不关心振幅或形状（正弦波、三角波、锯齿波），而是关心它的瞬时相位。 实际上，重点不在时域信号 A sin(ωt+θ0) 上，而是正弦函数的参数（相位）。

因此，建模通常在相域中完成。

VCO 的瞬时频率通常建模为其瞬时控制电压的线性关系。 振荡器的输出相位是瞬时频率的积分。

对于分析控制系统，上述信号的拉普拉斯变换很有用。

调谐范围、调谐增益和相位噪声是 VCO 的重要特性。 通常，VCO 中首选低相位噪声。 控制信号中存在的调谐增益和噪声会影响相位噪声； 高噪声或高调谐增益意味着更多的相位噪声。