Какво е управляем с осцилатор напрежение?

Какво е управляем с напрежение осцилатор?

Определение на управляем с напрежение осцилатор

Управляем с напрежение осцилатор (VCO) се дефинира като осцилатор, чиято изходна честота се контролира от входно напрежение.

Принцип на действие

Циркуитите VCO могат да бъдат проектирани с помощта на много компоненти за управление на напрежението, като варикап диоди, транзистори, операционни усилватели и т.н. Тук ще обсъдим работата на VCO, използващ операционни усилватели. Схемата е показана по-долу.

Изходната вълна на този VCO ще бъде квадратна. Както знаем, изходната честота е свързана с контролното напрежение. В този циркуит първият операционен усилвател функционира като интегратор. Тук е приложена конфигурацията на делител на напрежението. 

Поради това половината от контролното напрежение, подадено като вход, се дава на положителния терминал на операционния усилвател 1. Същото ниво на напрежение се поддържа на отрицателния терминал. Това е за поддържане на падането на напрежението през резистора R1.

Когато MOSFET е включено, токът, протичащ през резистора R1, минава през MOSFET. R2 има половината съпротивителност, същото падане на напрежението и два пъти по-голям ток, спрямо R1. Така, допълнителният ток зарежда свързания кондензатор. Операционният усилвател 1 трябва да предостави постепенно увеличаващо се изходно напрежение, за да достави този ток.

Когато MOSFET е изключено, токът, протичащ през резистора R1, минава през кондензатора, който се разтоварва. Изходното напрежение, получено от операционния усилвател 1, в този момент ще намалява. Резултатът е генериране на триъгълна вълна като изход от операционния усилвател 1.

Вторият операционен усилвател функционира като тригер Шмит. Той приема триъгълната вълна от първия операционен усилвател като вход. Ако това входно напрежение надвиши праговото ниво, изходът на втория операционен усилвател ще бъде VCC. Ако е под праговото ниво, изходът ще бъде нула, което води до квадратен изход.

Пример за VCO е LM566 IC или IC 566. Това всъщност е 8-пинов интегриран циркуит, който може да произвежда двойни изходи - квадратна и триъгълна вълна. Вътрешният циркуит е представен по-долу.

Управление на честотата в управляем с напрежение осцилатор

Много форми на VCO са обикновено използвани. Те могат да бъдат RC осцилатори, мултивибратори, LC или кристални осцилатори. Ако обаче е RC осцилатор, честотата на изходния сигнал ще бъде обратно пропорционална на капацитета, както следва:

В случай на LC осцилатор, честотата на изходния сигнал ще бъде

Така, можем да кажем, че когато входното напрежение или контролното напрежение се увеличава, капацитетът намалява. Следователно, контролното напрежение и честотата на осцилациите са прямо пропорционални. Тоест, когато едното се увеличава, другото също се увеличава.

Горната фигура представлява основната работа на управляем с напрежение осцилатор. Тук можем да видим, че при номинално контролно напрежение VC(nom), осцилаторът работи на свободната или нормална честота fC(nom). 

Когато контролното напрежение намалява от номиналното, честотата също намалява, а когато номиналното контролно напрежение се увеличава, честотата също се увеличава.

Вариаторни диоди, които са диоди с променлива капацитет, налични в различни диапазони, се използват за достигане на променливо напрежение. В ниско-честотните осцилатори, скоростта на зареждане на кондензаторите се променя с помощта на източник на ток, управляем с напрежение.

Типове управляем с напрежение осцилатор

• Хармонични осцилатори

• Осцилатори на релаксация

Приложения

• Функционален генератор

• Заключен в фаза контур

• Генератор на тона

• Честотна модулация с ключуване

• Честотна модулация