چه چیزی ولتاژ کنترل شده اسیلاتور است

چه چیزی ولتاژ کنترل شده نوسان ساز است؟

تعریف ولتاژ کنترل شده نوسان ساز

ولتاژ کنترل شده نوسان ساز (VCO) به عنوان یک نوسان ساز تعریف می‌شود که فرکانس خروجی آن توسط ولتاژ ورودی کنترل می‌شود.

اصل کار

مدارهای VCO می‌توانند با استفاده از بسیاری از مولفه‌های الکترونیکی کنترل ولتاژ مانند دیودهای varactor، ترانزیستورها، Op-amps و غیره طراحی شوند. در اینجا، ما قصد داریم درباره عملکرد یک VCO با استفاده از Op-amps صحبت کنیم. نمودار مدار در زیر نشان داده شده است.

موج خروجی این VCO موج مربعی خواهد بود. همانطور که می‌دانیم فرکانس خروجی با ولتاژ کنترل مرتبط است. در این مدار، اولین Op-amp به عنوان یک انتگرال‌گیر عمل می‌کند. تنظیم‌کننده ولتاژ در اینجا پیاده‌سازی شده است.

به دلیل این، نیمی از ولتاژ کنترل که به عنوان ورودی داده می‌شود به ترمینال مثبت Op-amp 1 داده می‌شود. همان سطح ولتاژ در ترمینال منفی حفظ می‌شود. این برای حفظ کاهش ولتاژ روی مقاومت R1 است.

وقتی MOSFET در حالت روشن است، جریان عبوری از مقاومت R1 از طریق MOSFET می‌گذرد. R2 نصف مقاومت R1 دارد، همان کاهش ولتاژ و دو برابر جریان R1 را دارد. بنابراین، جریان اضافی کپاسیتور متصل را شارژ می‌کند. Op-amp 1 باید ولتاژ خروجی به تدریج افزایش یابد تا این جریان را تامین کند.

وقتی MOSFET در حالت خاموش است، جریان عبوری از مقاومت R1 از طریق کپاسیتور عبور می‌کند و کپاسیتور رها می‌شود. ولتاژ خروجی که در این زمان از Op-amp 1 بدست می‌آید کاهش می‌یابد. در نتیجه، یک موج مثلثی به عنوان خروجی Op-amp 1 تولید می‌شود.

Op-amp دوم به عنوان یک Schmitt trigger عمل می‌کند. این موج مثلثی از Op-amp اول را به عنوان ورودی می‌گیرد. اگر این ولتاژ ورودی از سطح آستانه بالاتر باشد، خروجی Op-amp دوم VCC خواهد بود. اگر زیر سطح آستانه باشد، خروجی صفر خواهد بود که منجر به موج مربعی خروجی می‌شود.

مثالی از VCO، IC LM566 یا IC 566 است. این در واقع یک مدار مجتمع 8 پینی است که می‌تواند دو خروجی - موج مربعی و موج مثلثی - تولید کند. مدار داخلی در زیر نشان داده شده است.

کنترل فرکانس در ولتاژ کنترل شده نوسان ساز

بسیاری از انواع VCO عموماً استفاده می‌شوند. می‌تواند از نوع RC oscillator یا multi vibrator یا LC یا crystal oscillator باشد. با این حال؛ اگر از نوع RC oscillator باشد، فرکانس نوسان خروجی متناسب معکوس با ظرفیت خواهد بود.

در مورد LC oscillator، فرکانس نوسان خروجی خواهد بود

بنابراین، می‌توانیم بگوییم که با افزایش ولتاژ ورودی یا ولتاژ کنترل، ظرفیت کاهش می‌یابد. بنابراین، ولتاژ کنترل و فرکانس نوسان‌ها متناسب مستقیم هستند. یعنی وقتی یکی افزایش می‌یابد، دیگری نیز افزایش می‌یابد.

شکل فوق نشان‌دهنده عملکرد اساسی ولتاژ کنترل شده نوسان ساز است. در اینجا می‌بینیم که در ولتاژ کنترل اسمی که با VC(nom) نشان داده می‌شود، نوسان ساز در فرکانس آزاد یا عادی خود fC(nom) کار می‌کند.

با کاهش ولتاژ کنترل از ولتاژ اسمی، فرکانس نیز کاهش می‌یابد و با افزایش ولتاژ کنترل اسمی، فرکانس نیز بالاتر می‌رود.

دیودهای varactor که دیودهای ظرفیت متغیر در محدوده‌های مختلف موجود هستند، برای دستیابی به ولتاژ متغیر استفاده می‌شوند. در نوسان سازهای فرکانس پایین، نرخ شارژ کپاسیتور با استفاده از منبع جریان کنترل ولتاژ تغییر می‌کند.

نوع‌های ولتاژ کنترل شده نوسان ساز

• نوسان سازهای هارمونیک

• نوسان سازهای Relaxation

کاربردها

• generator تابع

• حلقه‌ی Phase Locked

• generator تن

• کلیدزنی تغییر فرکانس

• مدولاسیون فرکانس