전압 제어 발진기는 무엇인가요
전압 제어 발진기는 무엇인가요?
전압 제어 발진기의 정의
전압 제어 발진기(VCO)는 출력 주파수가 입력 전압에 의해 제어되는 발진기를 의미합니다.
작동 원리
VCO 회로는 변성다이오드, 트랜지스터, 오프셋 앰프 등과 같은 많은 전압 제어 전자 부품을 통해 설계될 수 있습니다. 여기서는 오프셋 앰프를 사용한 VCO의 작동에 대해 논의하겠습니다. 회로도는 아래와 같습니다.
이 VCO의 출력 파형은 사각파입니다. 우리가 알고 있듯이 출력 주파수는 제어 전압과 관련이 있습니다. 이 회로에서 첫 번째 오프셋 앰프는 적분기 역할을 합니다. 여기서는 전압 분배 장치가 구현되어 있습니다.
따라서, 입력으로 주어진 제어 전압의 절반은 오프셋 앰프 1의 양극단에 제공됩니다. 음극단에서도 동일한 수준의 전압이 유지됩니다. 이것은 저항 R1을 가로지르는 전압 강하를 유지하기 위함입니다.
MOSFET가 켜져 있는 경우, R1 저항을 통과하는 전류가 MOSFET를 통과합니다. R2는 R1의 저항의 절반, 동일한 전압 강하, 그리고 두 배의 전류를 가지고 있습니다. 따라서, 추가적인 전류는 연결된 커패시터를 충전합니다. 오프셋 앰프 1은 이 전류를 공급하기 위해 점진적으로 증가하는 출력 전압을 제공해야 합니다.
MOSFET가 꺼져 있는 경우, R1 저항을 통과하는 전류가 커패시터를 통과하여 방전됩니다. 이 시점에서 오프셋 앰프 1로부터 얻어진 출력 전압은 감소할 것입니다. 결과적으로, 삼각파가 오프셋 앰프 1의 출력으로 생성됩니다.
두 번째 오프셋 앰프는 슈미트 트리거 역할을 합니다. 첫 번째 오프셋 앰프로부터 삼각파를 입력으로 받습니다. 만약 이 입력 전압이 임계값을 초과하면, 두 번째 오프셋 앰프의 출력은 VCC가 됩니다. 만약 임계값보다 낮다면, 출력은 0이 되어 사각파 출력이 생성됩니다.
VCO의 예로는 LM566 IC 또는 IC 566이 있습니다. 실제로 이는 사각파와 삼각파의 두 가지 출력을 생성할 수 있는 8핀 집적 회로입니다. 내부 회로는 아래와 같습니다.
전압 제어 발진기의 주파수 제어
많은 형태의 VCO가 일반적으로 사용됩니다. RC 발진기나 멀티비브레이터 타입, LC 발진기나 크리스탈 발진기 타입일 수 있습니다. 그러나 RC 발진기 타입이라면, 출력 신호의 진동 주파수는 용량의 역수와 비례하게 됩니다.
LC 발진기의 경우, 출력 신호의 진동 주파수는 다음과 같습니다.
따라서, 입력 전압이나 제어 전압이 증가할수록 용량이 감소합니다. 따라서, 제어 전압과 진동 주파수는 직접적으로 비례합니다. 즉, 한쪽이 증가하면 다른 쪽도 증가합니다.
위 그림은 전압 제어 발진기의 기본 작동을 나타냅니다. 여기서는 명목상의 제어 전압 VC(nom)에서 발진기가 자유 주파수 fC(nom)에서 작동하는 것을 볼 수 있습니다.
제어 전압이 명목상 전압에서 감소하면 주파수도 감소하고, 명목상 전압이 증가하면 주파수도 증가합니다.
변화하는 전압을 달성하기 위해 다양한 범위의 변성다이오드가 사용됩니다. 저주파 발진기에서는 커패시터의 충전 속도를 전압 제어 전류 소스를 사용하여 변경합니다.
전압 제어 발진기의 종류
조화 발진기
완화 발진기
응용 분야
함수 발생기
위상 잠금 루프
음조 발생기
주파수 이동 키링
주파수 변조
