O que é Oscilador Controlado por Tensão?

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O que é um Oscilador Controlado por Tensão?

Definição de Oscilador Controlado por Tensão

Um oscilador controlado por tensão (VCO) é definido como um oscilador cuja frequência de saída é controlada por uma tensão de entrada.

Princípio de Funcionamento

Circuitos VCO podem ser projetados utilizando diversos componentes eletrônicos de controle de tensão, como diodos varicap, transistores, amplificadores operacionais, etc. Aqui, vamos discutir o funcionamento de um VCO usando amplificadores operacionais. O diagrama do circuito está mostrado abaixo.

A forma de onda de saída deste VCO será uma onda quadrada. Como sabemos, a frequência de saída está relacionada à tensão de controle. Neste circuito, o primeiro amplificador operacional funcionará como um integrador. A configuração de divisor de tensão é implementada aqui.

Por isso, metade da tensão de controle fornecida como entrada é dada ao terminal positivo do amplificador operacional 1. O mesmo nível de tensão é mantido no terminal negativo. Isso é para manter a queda de tensão através do resistor R1.

Quando o MOSFET está em condição de ligado, a corrente que flui do resistor R1 passa pelo MOSFET. O R2 tem metade da resistência, a mesma queda de tensão e o dobro da corrente do R1. Portanto, a corrente extra carrega o capacitor conectado. O amplificador operacional 1 deve fornecer uma tensão de saída gradualmente crescente para fornecer esta corrente.

Quando o MOSFET está em condição de desligado, a corrente que flui do resistor R1 passa pelo capacitor, que se descarrega. A tensão de saída obtida do amplificador operacional 1 neste momento será decrescente. Como resultado, uma onda triangular é gerada na saída do amplificador operacional 1.

O segundo amplificador operacional funciona como um disparador Schmitt. Ele toma a onda triangular do primeiro amplificador operacional como entrada. Se esta tensão de entrada exceder o nível de limiar, a saída do segundo amplificador operacional será VCC. Se estiver abaixo do limiar, a saída será zero, resultando em uma onda quadrada de saída.

Um exemplo de VCO é o CI LM566 ou IC 566. Na verdade, é um circuito integrado de 8 pinos que pode produzir duas saídas - onda quadrada e onda triangular. O circuito interno é representado abaixo.

Controle de Frequência em Oscilador Controlado por Tensão

Muitas formas de VCOs são geralmente usadas. Pode ser um oscilador RC, multivibrador, LC ou tipo de cristal. No entanto, se for do tipo oscilador RC, a frequência de oscilação do sinal de saída será inversamente proporcional à capacitância, conforme

No caso do oscilador LC, a frequência de oscilação do sinal de saída será

Portanto, podemos dizer que, à medida que a tensão de entrada ou de controle aumenta, a capacitância diminui. Assim, a tensão de controle e a frequência de oscilações são diretamente proporcionais. Ou seja, quando uma aumenta, a outra também aumenta.

A figura acima representa o funcionamento básico do oscilador controlado por tensão. Aqui, podemos ver que, na tensão de controle nominal representada por VC(nom), o oscilador opera em sua frequência livre ou normal, fC(nom).

À medida que a tensão de controle diminui da tensão nominal, a frequência também diminui, e à medida que a tensão de controle nominal aumenta, a frequência também aumenta.

Diodos varicap, que são diodos de capacitância variável disponíveis em diferentes faixas, são usados para obter tensão variável. Em osciladores de baixa frequência, a taxa de carga dos capacitores é alterada usando uma fonte de corrente controlada por tensão.

Tipos de Oscilador Controlado por Tensão