Bei spannungsgesteuerten Oszillatoren (VCO) wird die Ausgangsfrequenz durch ein definiertes Eingangssignal gesteuert. Sie kommen oftmals in geschlossenen Regelkreisen zum Einsatz und nutzen das Phasenregelkreis-Design (PLL) wie im Blockschaltbild dargestellt. In manchen Fällen werden sie in einem offenen Regelkreis ohne Rückkopplung für Korrekturen betrieben.
Die Einstellgenauigkeit der Frequenz hängt von zahlreichen Faktoren ab, beispielsweise von der Linearität des VCO oder den Funktionalitäten des Phasendetektors und Frequenzteilers. Da die Ausgangsfrequenz des Systems durch eine analoge Spannung gesteuert wird, streben die Entwickler danach, die Eingangsspannung im VCO linear in die Ausgangsfrequenz umzusetzen. Bei offenen Regelkreisen ist dies sogar noch wichtiger. Grafische Darstellungen der Frequenz in Abhängigkeit von der Spannung zeigen das Prinzip des VCO-Verhaltens. Graphen von Abstimmsteilheit in Abhängigkeit von der Spannung gewähren zusätzliche Einblicke in die gegebene Linearität. Offensichtlich benötigt man eine reine, rauscharme DC-Quelle, um externe Einflüsse während der VCO-Charakterisierung zu eliminieren.
Eine weitere wichtige Eigenschaft eines VCO ist sein Phasenrauschpegel. Üblicherweise wird Phasenrauschen bei einer bestimmten Zielfrequenz gemessen, auf die der VCO abgestimmt werden muss. Betrachtet man den gesamten Frequenzbereich, nimmt der Phasenrauschpegel mit der Frequenz zu. Dieses Verhalten ist zu erwarten. Dennoch können in hochintegrierten Designs Störungen auftreten, die zu unerwartet starkem Phasenrauschen bei bestimmten Frequenzen führen. In diesem Fall ist es hilfreich, das Phasenrauschen in Abhängigkeit der Spannung zu analysieren, um solche ungewollten Effekte aufzuspüren.
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