Co to jest generator zmodulowany napięciem?

Co to jest oscylator sterowany napięciem?

Definicja oscylatora sterowanego napięciem

Oscylator sterowany napięciem (VCO) to oscylator, którego częstotliwość wyjściowa jest kontrolowana przez napięcie wejściowe.

Zasada działania

Obwody VCO mogą być zaprojektowane za pomocą wielu elektronicznych komponentów sterowanych napięciem, takich jak diody waraktorowe, tranzystory, wzmacniacze operacyjne itp. Tutaj omówimy działanie VCO z użyciem wzmacniaczy operacyjnych. Schemat obwodu przedstawiono poniżej.

Fala wyjściowa tego VCO będzie falą prostokątną. Jak wiadomo, częstotliwość wyjściowa jest związana z napięciem sterującym. W tym obwodzie pierwszy wzmacniacz operacyjny będzie działał jako integrator. Zastosowano tutaj układ podziału napięcia.

Dzięki temu, połowa napięcia sterującego podawanego na wejście jest podawana do dodatniego terminala wzmacniacza operacyjnego 1. Ten sam poziom napięcia jest utrzymywany na ujemnym terminalu. Jest to konieczne, aby utrzymać spadek napięcia na rezystorze R1.

Gdy MOSFET jest w stanie włączonym, prąd płynący przez rezystor R1 przepływa przez MOSFET. R2 ma połowę oporu, ten sam spadek napięcia i dwukrotnie większy prąd niż R1. Dlatego dodatkowy prąd ładuje połączony kondensator. Wzmacniacz operacyjny 1 powinien dostarczać stopniowo rosnące napięcie wyjściowe, aby dostarczyć ten prąd.

Gdy MOSFET jest w stanie wyłączonym, prąd płynący przez rezystor R1 przepływa przez kondensator, który się rozładowuje. Napięcie wyjściowe uzyskane z wzmacniacza operacyjnego 1 w tym czasie będzie maleć. W rezultacie generowana jest fala trójkątna jako wyjście z wzmacniacza operacyjnego 1.

Drugi wzmacniacz operacyjny działa jako wyzwalacz Schmitta. Przyjmuje on falę trójkątną z pierwszego wzmacniacza operacyjnego jako wejście. Jeśli to napięcie wejściowe przekracza próg, wyjście drugiego wzmacniacza operacyjnego będzie wynosić VCC. Jeśli jest poniżej progu, wyjście będzie wynosić zero, co daje falę prostokątną na wyjściu.

Przykładem VCO jest układ LM566 IC lub IC 566. Jest to w rzeczywistości ośmiopinowy układ scalony, który może produkować podwójne wyjścia - falę prostokątną i falę trójkątną. Wewnętrzny schemat obwodu przedstawiono poniżej.

Kontrola częstotliwości w oscylatorze sterowanym napięciem

Wiele form VCO jest powszechnie używanych. Może to być oscylator RC, wielowibrator, typ LC lub krystaliczny. Jednak, jeśli jest to oscylator RC, częstotliwość drgań sygnału wyjściowego będzie odwrotnie proporcjonalna do pojemności, jak pokazano:

W przypadku oscylatora LC, częstotliwość drgań sygnału wyjściowego będzie wynosić:

Możemy więc stwierdzić, że przy wzroście napięcia wejściowego lub sterującego, pojemność zmniejsza się. Stąd, napięcie sterujące i częstotliwość drgań są bezpośrednio proporcjonalne. To znaczy, że gdy jedno zwiększa się, drugie również zwiększa.

Rysunek powyżej przedstawia podstawowe działanie oscylatora sterowanego napięciem. Widzimy, że przy nominalnym napięciu sterującym VC(nom), oscylator działa przy jego naturalnej częstotliwości, fC(nom).

Gdy napięcie sterujące maleje od napięcia nominalnego, częstotliwość również maleje, a gdy napięcie nominalne zwiększa się, częstotliwość również rośnie.

Diody waraktorowe, które są diodami o zmiennym skupieniu dostępnych w różnych zakresach, są używane do osiągnięcia zmiennego napięcia. W oscylatorach niskiej częstotliwości szybkość ładowania kondensatorów jest zmieniana za pomocą źródła prądu sterowanego napięciem.

Rodzaje oscylatorów sterowanych napięciem

• Oscylatory harmonicznego

• Oscylatory relaksacyjne

Zastosowania

• Generator funkcji

• Pętla fazowa

• Generator tonów

• Modulacja kluczowania częstotliwościowego

• Modulacja częstotliwościowa