چه چیزی اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ است

چیست وولت کنترل شده اسیلاتور؟

تعریف وولت کنترل شده اسیلاتور

وولت کنترل شده اسیلاتور (VCO) به عنوان یک اسیلاتور تعریف می‌شود که فرکانس خروجی آن با ولتاژ ورودی کنترل می‌شود.

اصل عملکرد

مدارهای VCO می‌توانند با استفاده از بسیاری از المان‌های الکترونیکی کنترل ولتاژ مانند دیودهای واراکتور، 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.

امواج 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. ساختار تقسیم‌کننده ولتاژ در اینجا پیاده‌سازی شده است.

به خاطر 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 فشار ولتاژ روی مقاومت R1 است.

وقتی MOSFET در حالت روشن است، جریان از مقاومت R1 از طریق MOSFET عبور می‌کند. R2 نصف مقاومت R1، همان فشار ولتاژ و دو برابر جریان R1 را دارد. بنابراین، جریان اضافی کندنده متصل شده را شارژ می‌کند. Op-amp 1 باید ولتاژ خروجی افزایشی تدریجی برای تأمین این جریان ارائه دهد.

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

Op-amp دوم به عنوان یک تریگر شمیت عمل می‌کند. موج مثلثی از Op-amp اول را به عنوان ورودی می‌گیرد. اگر این ولتاژ ورودی بالاتر از حد آستانه باشد، خروجی Op-amp دوم VCC خواهد بود. اگر زیر حد آستانه باشد، خروجی صفر خواهد بود که منجر به یک 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 وولت کنترل شده اسیلاتور

بسیاری از انواع VCO عموماً استفاده می‌شوند. می‌تواند از نوع اسیلاتور RC یا مولتی‌ویبراتور یا LC یا اسیلاتور کریستال باشد. با این حال؛ اگر از نوع اسیلاتور RC باشد، فرکانس نوسان سیگنال خروجی به صورت معکوس با ظرفیت متناسب خواهد بود.

در مورد اسیلاتور LC، فرکانس نوسان سیگنال خروجی خواهد بود

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

شکل بالا نمایانگر عملکرد اساسی وولت کنترل شده اسیلاتور است. در اینجا می‌توانیم ببینیم که در ولتاژ کنترل اسمی که با VC(nom) نشان داده شده، اسیلاتور در فرکانس آزاد یا معمولی 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 واراکتور که دیودهای ظرفیت متغیر در محدوده‌های مختلف موجود هستند، برای دستیابی به ولتاژ متغیر استفاده می‌شوند. در اسیلاتورهای فرکانس پایین، نرخ شارژ کندنده‌ها با استفاده از منبع جریان کنترل شده با ولتاژ تغییر می‌کند.

انواع وولت کنترل شده اسیلاتور

• اسیلاتورهای هارمونیک

• اسیلاتورهای آرامشی

کاربردها

• ژنراتور تابع

• حلقه‌ی فاز محکم

• ژنراتور تن

• کلیدزنی تغییر فرکانس

• مدولاسیون فرکانس