Что такое управляемый по напряжению генератор?

Что такое управляемый напряжением генератор?

Определение управляемого напряжением генератора

Управляемый напряжением генератор (VCO) определяется как генератор, частота выходного сигнала которого управляется входным напряжением.

Принцип работы

Цепи VCO могут быть спроектированы с использованием различных электронных компонентов управления напряжением, таких как варикапы, транзисторы, операционные усилители и т.д. Здесь мы обсудим работу VCO, использующего операционные усилители. Схема показана ниже.

Выходной сигнал этого VCO будет квадратной волной. Как известно, частота выходного сигнала связана с управляющим напряжением. В этой схеме первый операционный усилитель будет функционировать как интегратор. Здесь реализована схема делителя напряжения.

Из-за этого половина управляющего напряжения, подаваемого на вход, подается на положительный вход первого операционного усилителя. На отрицательном входе поддерживается то же напряжение. Это необходимо для поддержания падения напряжения на резисторе R1.

Когда МОП-транзистор находится в состоянии "вкл", ток, протекающий через резистор R1, проходит через МОП-транзистор. Резистор R2 имеет половину сопротивления, то же падение напряжения и в два раза больший ток, чем у R1. Таким образом, дополнительный ток заряжает подключенный конденсатор. Первый операционный усилитель должен обеспечивать постепенно увеличивающееся выходное напряжение, чтобы обеспечить этот ток.

Когда МОП-транзистор находится в состоянии "выкл", ток, протекающий через резистор R1, проходит через конденсатор, который разряжается. Выходное напряжение, получаемое от первого операционного усилителя в это время, будет падать. В результате на выходе первого операционного усилителя формируется треугольная волна.

Второй операционный усилитель работает как триггер Шмитта. Он принимает треугольную волну от первого операционного усилителя в качестве входного сигнала. Если входное напряжение превышает пороговый уровень, выход второго операционного усилителя будет равен VCC. Если оно ниже порогового уровня, выход будет равен нулю, что приводит к формированию квадратной волны на выходе.

Примером VCO является микросхема LM566 или IC 566. Это, фактически, 8-пиновая интегральная схема, которая может производить двойные выходы - квадратную и треугольную волны. Внутренняя схема представлена ниже.

Управление частотой в управляемом напряжением генераторе

Существует много типов VCO. Они могут быть RC-генераторами, мультивибраторами, LC-генераторами или кварцевыми генераторами. Однако, если это RC-генератор, частота колебаний выходного сигнала будет обратно пропорциональна емкости, как

В случае LC-генератора, частота колебаний выходного сигнала будет

Таким образом, можно сказать, что при увеличении входного или управляющего напряжения емкость уменьшается. Следовательно, управляющее напряжение и частота колебаний прямо пропорциональны. То есть, когда одно увеличивается, другое также увеличивается.

На рисунке выше представлена основная работа управляемого напряжением генератора. Здесь видно, что при номинальном управляющем напряжении, обозначенном VC(nom), генератор работает на своей свободной или нормальной частоте, fC(nom).

По мере уменьшения управляющего напряжения от номинального, частота также уменьшается, а при увеличении номинального управляющего напряжения, частота также увеличивается.

Для достижения переменного напряжения используются варикапы, которые являются диодами с переменной емкостью, доступными в различных диапазонах. В низкочастотных генераторах скорость зарядки конденсаторов изменяется с помощью источника тока, управляемого напряжением.

Типы управляемых напряжением генераторов

• Гармонические генераторы

• Релаксационные генераторы

Применение

• Функциональный генератор

• Фазовая автоподстройка частоты

• Генератор тона

• Частотная сдвиговая модуляция

• Частотная модуляция