Oscylator sterowany napięciem (VCO) wykorzystuje napięcie wejściowe do określenia częstotliwości drgań. Może to obejmować wprowadzanie prądu stałego (DC) o stałym napięciu w celu wytworzenia oscylacji o stałej częstotliwości. Oscylator sterowany napięciem może również odbierać zmieniające się napięcie, aby wytworzyć oscylację o modulowanej częstotliwości. Niektóre oscylatory tego typu mają cyfrowe wyjście impulsowe, które może wytwarzać impulsy o modulowanej szerokości. VCO może być sklasyfikowany jako oscylator harmoniczny lub oscylator relaksacyjny, w zależności od rodzaju wytwarzanego kształtu fali.
Oscylatory harmoniczne wytwarzają przebiegi o kształcie sinusoidalnym. Ten typ oscylatora sterowanego napięciem musi zawierać wzmacniacz, który przesyła sygnał z powrotem do źródła napięcia wejściowego, co wytwarza częstotliwość rezonansową, która wytwarza dodatnie wzmocnienie wokół pętli sprzężenia zwrotnego i tworzy przebieg sinusoidalny. Oscylator harmoniczny może również zawierać diodę waraktora, która zapewnia część pojemności obwodu rezonansowego. Częstotliwość oscylacji może być następnie zmieniana zgodnie z napięciem wejściowym diody.
Oscylator relaksacyjny wytwarza przebieg o kształcie trójkąta. Ten typ oscylatora sterowanego napięciem zawiera trzy podtypy, w tym oscylator sprzężony z emiterem, oscylator z uziemionym kondensatorem i oscylator pierścieniowy oparty na opóźnieniu. Ilość czasu potrzebna do naładowania kondensatora określa częstotliwość drgań dla oscylatora z emiterem i oscylatora z uziemionym kondensatorem. Częstotliwość oscylacji oscylatora z opóźnieniem zależy od ilości czasu potrzebnego oscylatorowi na osiągnięcie każdego wzrostu wzmocnienia.
Oscylatory sterowane napięciem harmonicznym mają większą stabilność częstotliwości niż relaksacyjne VCO przy zmianach szumu, zasilania i temperatury. Kontrola częstotliwości jest również lepsza w harmonicznym VCO, ponieważ ten typ wykorzystuje oddzielny obwód do kontroli częstotliwości. Podstawową zaletą relaksacyjnego VCO jest jego zdolność do dostrojenia w szerszym zakresie częstotliwości niż typ harmonicznej. Relaksacyjny VCO również lepiej nadaje się do stosowania w układach scalonych.
Oscylator sterowany napięciem często wykorzystuje kondensator sterowany napięciem do sterowania częstotliwością wyjściową. Ten typ kondensatora zawiera diodę półprzewodnikową o pojemności zależnej od jej napięcia. Częstotliwość wyjściowa oscylatora może być następnie kontrolowana poprzez modyfikację napięcia wejściowego diody. Kondensator sterowany napięciem jest wygodną metodą kontrolowania częstotliwości wyjściowej VCO o wysokiej częstotliwości, ponieważ kondensatory sterowane napięciem są łatwo dostępne w szerokim zakresie pojemności. VCO o niskiej częstotliwości zwykle wykorzystuje źródło prądu elektrycznego sterowane napięciem do zmiany częstotliwości wyjściowej.