Ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) verwendet eine Eingangsspannung, um seine Oszillationsfrequenz zu bestimmen. Dies kann die Eingabe von Gleichstrom (DC) mit einer festen Spannung umfassen, um eine Schwingung mit einer festen Frequenz zu erzeugen. Ein spannungsgesteuerter Oszillator kann auch eine sich ändernde Spannung empfangen, um eine Schwingung mit einer modulierten Frequenz zu erzeugen. Einige Oszillatoren dieser Art haben einen digitalen Pulsausgang, der Pulse mit einer modulierten Breite erzeugen kann. Ein VCO kann je nach Art der erzeugten Wellenform als harmonischer Oszillator oder Relaxationsoszillator klassifiziert werden.
Harmonische Oszillatoren erzeugen Wellenformen mit sinusförmigen Formen. Dieser Typ eines spannungsgesteuerten Oszillators muss einen Verstärker enthalten, um das Signal an die Quelle der Eingangsspannung zurückzuspeisen, die eine Resonanzfrequenz erzeugt, die eine positive Verstärkung um die Rückkopplungsschleife herum erzeugt und die sinusförmige Wellenform erzeugt. Ein harmonischer Oszillator könnte auch eine Varaktordiode enthalten, die einen Teil der Kapazität für den Resonanzkreis bereitstellt. Die Oszillationsfrequenz kann dann entsprechend dem Spannungseingang der Diode variiert werden.
Ein Relaxationsoszillator erzeugt eine Wellenform mit einer dreieckigen Form. Dieser spannungsgesteuerte Oszillatortyp enthält drei Untertypen, einschließlich eines emittergekoppelten Oszillators, eines geerdeten Kondensatoroszillators und eines verzögerungsbasierten Ringoszillators. Die zum Laden des Kondensators benötigte Zeit bestimmt die Oszillationsfrequenz für den emittergekoppelten Oszillator und den geerdeten Kondensatoroszillator. Die Oszillationsfrequenz des verzögerungsgekoppelten Oszillators hängt von der Zeit ab, die der Oszillator benötigt, um jede Verstärkungserhöhung zu erreichen.
Harmonische spannungsgesteuerte Oszillatoren haben eine größere Frequenzstabilität als Relaxations-VCOs über Änderungen des Rauschens, der Stromversorgung und der Temperatur. Auch die Frequenzsteuerung ist bei einem harmonischen VCO besser, da dieser Typ eine separate Schaltung zur Steuerung der Frequenz verwendet. Der Hauptvorteil eines Relaxations-VCO ist seine Fähigkeit, über einen breiteren Frequenzbereich als der harmonische Typ abgestimmt zu werden. Ein Relaxations-VCO ist auch besser geeignet, um in integrierten Schaltungen verwendet zu werden.
Ein spannungsgesteuerter Oszillator verwendet häufig einen spannungsgesteuerten Kondensator, um die Ausgangsfrequenz zu steuern. Dieser Kondensatortyp enthält eine Halbleiterdiode mit einer von ihrer Spannung abhängigen Kapazität. Die Ausgangsfrequenz des Oszillators kann dann durch Modifizieren der Eingangsspannung der Diode gesteuert werden. Ein spannungsgesteuerter Kondensator ist ein bequemes Verfahren zum Steuern der Ausgangsfrequenz eines Hochfrequenz-VCO, da spannungsgesteuerte Kondensatoren in einem breiten Kapazitätsbereich leicht erhältlich sind. Ein Niederfrequenz-VCO verwendet typischerweise eine spannungsgesteuerte elektrische Stromquelle, um die Ausgangsfrequenz zu variieren.