Wat is een Voltage Controlled Oscillator?

Wat is een Spanningsgecontroleerde Oscillator?

Definitie van Spanningsgecontroleerde Oscillator

Een spanningsgecontroleerde oscillator (VCO) wordt gedefinieerd als een oscillator waarvan de uitvoerfrequentie wordt gecontroleerd door een ingangsspanning.

Werkingsprincipe

VCO-schakelingen kunnen worden ontworpen met behulp van veel verschillende spanningsgecontroleerde elektronische componenten zoals varactor-diodes, transistors, opamps, enz. Hier zullen we het werken van een VCO met opamps bespreken. Het schema is hieronder getoond.

De uitvoer van deze VCO zal een blokgolf zijn. Zoals we weten, is de uitvoerfrequentie gerelateerd aan de controle-spanning. In dit circuit functioneert de eerste opamp als een integrator. Er wordt een spanningsdeler-implementatie gebruikt.

Dankzij dit wordt de helft van de controle-spanning die als invoer wordt gegeven, toegevoerd aan de positieve ingang van opamp 1. Dezelfde spanning wordt gehandhaafd aan de negatieve ingang. Dit is om de spanning over weerstand R1 te handhaven.

Wanneer de MOSFET in de 'aan'-toestand is, stroomt de stroom van de R1-weerstand door de MOSFET. De R2 heeft de helft van de weerstand, dezelfde spanning en tweemaal de stroom van R1. Dus, de extra stroom laadt de verbonden condensator op. Opamp 1 moet een geleidelijk toenemende uitvoerspanning leveren om deze stroom te voorzien.

Wanneer de MOSFET in de 'uit'-toestand is, stroomt de stroom van de R1-weerstand door de condensator, waardoor deze ontladen wordt. De uitvoerspanning die op dat moment van opamp 1 wordt verkregen, zal dalen. Als gevolg hiervan wordt er een driehoeksgolf gegenereerd als uitvoer van opamp 1.

De tweede opamp functioneert als een Schmitt-trigger. Het neemt de driehoeksgolf van de eerste opamp als invoer. Als deze invoerspanning het drempelniveau overschrijdt, zal de uitvoer van de tweede opamp VCC zijn. Als het onder het drempelniveau ligt, zal de uitvoer nul zijn, wat resulteert in een blokgolf-uitvoer.

Een voorbeeld van een VCO is de LM566 IC of IC 566. Dit is in feite een 8-pins geïntegreerde schakeling die dubbele uitvoeren kan produceren - blokgolf en driehoeksgolf. Het interne schema is hieronder weergegeven.

Frequentiecontrole in Spanningsgecontroleerde Oscillator

Er worden vele vormen van VCO's gebruikt. Het kan een RC-oscillator, multivibrator, LC-oscillator of kristal-oscillator zijn. Echter, als het een RC-oscillator is, zal de oscillatiefrequentie van het uitvoersignaal omgekeerd evenredig zijn met de capaciteit als

In het geval van een LC-oscillator, zal de oscillatiefrequentie van het uitvoersignaal zijn

Dus, we kunnen zeggen dat naarmate de ingangsspanning of controle-spanning toeneemt, de capaciteit afneemt. Daarom zijn de controle-spanning en de frequentie van de oscillaties direct evenredig. Dat wil zeggen, wanneer de een toeneemt, neemt de ander ook toe.

Het bovenstaande figuur vertegenwoordigt het basiswerkingsprincipe van een spanningsgecontroleerde oscillator. Hier kunnen we zien dat bij de nominale controle-spanning VC(nom), de oscillator werkt op zijn vrijlopende of normale frequentie fC(nom).

Naarmate de controle-spanning afneemt van de nominale spanning, neemt de frequentie ook af en als de nominale controle-spanning toeneemt, neemt de frequentie ook toe.

Varactor-diodes, die variabele capaciteitsdiodes in verschillende bereiken zijn, worden gebruikt om variabele spanning te realiseren. In lage-frequentie oscillators wordt de oplaadsnelheid van condensatoren veranderd met behulp van een spanningsgecontroleerde stroombron.

Soorten Spanningsgecontroleerde Oscillators

• Harmonische Oscillators

• Relaxatie Oscillators

Toepassingen

• Functiegenerator

• Fasegesloten Lus

• Toongenerator

• Frequentsverschuivingstoetsing

• Frequentiemodulatie