Kaj je napetostno krmiljeni oscilator?
Kaj je napetostno krmiljeni oscilator?
Definicija napetostno krmiljenega oscilatorja
Napetostno krmiljeni oscilator (VCO) je definiran kot oscilator, katerega izhodna frekvenca je krmiljena z vnosa napetosti.
Načelo delovanja
VCO obveze lahko zasnovali s pomočjo številnih elektronskih komponent za napetostno krmiljenje, kot so varaktorske diode, tranzistorji, operacijski posiljevalniki itd. Tukaj bomo razpravljali o delovanju VCO z uporabo operacijskih posiljevalnikov. Shema obveze je prikazana spodaj.
Izhodna valovna oblika tega VCO bo kvadratni val. Kot vemo, je izhodna frekvenca povezana z krmilno napetostjo. V tej obvezbi bo prvi operacijski posiljevalnik deloval kot integrator. Tukaj je implementirana shema delitve napetosti.
Zaradi tega je polovica krmilne napetosti, ki jo podamo kot vhod, podana pozitivnemu terminalu operacijskega posiljevalnika 1. Enako raven napetosti je ohranjena na negativnem terminalu. To je za vzdrževanje padca napetosti preko upornika R1.
Ko je MOSFET vklopljen, tok, ki teče skozi upornik R1, preteče skozi MOSFET. Upornik R2 ima polovico upornosti, enak padec napetosti in dvakrat večji tok kot R1. Torej, dodaten tok nabije povezan kondenzator. Operacijski posiljevalnik 1 mora zagotoviti postopno naraščajočo izhodno napetost, da bi to tok zagotovil.
Ko je MOSFET izklopljen, tok, ki teče skozi upornik R1, preteče skozi kondenzator, ki se raznabije. Izhodna napetost, ki jo pridobimo iz operacijskega posiljevalnika 1, bo padala. Tako se generira trikotni val kot izhod operacijskega posiljevalnika 1.
Drugi operacijski posiljevalnik deluje kot Schmittov okvir. Sprejme trikotni val iz prvega operacijskega posiljevalnika kot vhod. Če ta vhodna napetost preseže prag, bo izhod drugega operacijskega posiljevalnika VCC. Če je nižja od praga, bo izhod enak nič, kar povzroči kvadratni val na izhodu.
Primer VCO je LM566 IC ali IC 566. Gre dejansko za osmokotni integrirani vezji, ki lahko proizvede dvojni izhod - kvadratni in trikotni val. Notranja vez je prikazana spodaj.
Krmitev frekvence v napetostno krmiljenem oscilatorju
Uporablja se veliko oblik VCO-jev. Lahko so RC oscilatorji, multivibratorji, LC ali kristalni oscilatorji. Vendar, če gre za RC oscilator, bo frekvenca izhodnega signala obratno sorazmerna s kapacitivnostjo, kot sledi:
V primeru LC oscilatorja bo frekvenca izhodnega signala
Torej, lahko rečemo, da, ko se poveča vhodna napetost ali krmilna napetost, se zmanjša kapacitivnost. Zato sta krmilna napetost in frekvenca oscilacij neposredno sorazmerni. Ko se ena poveča, se poveča tudi druga.
Slika zgoraj predstavlja osnovno delovanje napetostno krmiljenega oscilatorja. Tukaj vidimo, da pri nominalni krmilni napetosti, predstavljene s VC(nom), oscilator deluje pri svoji prosti ali normalni frekvenci, fC(nom).
Ko se krmilna napetost zmanjša od nominalne napetosti, se zmanjša tudi frekvenca, in ko se nominalna krmilna napetost poveča, se frekvenca tudi poveča.
Varactorske diode, ki so diode z spreminjajočo se kapacitivnostjo, na voljo v različnih obsegih, se uporabljajo za dosego spremenljive napetosti. V nizkofrekventnih oscilatorjih se hitrost nabiranja kondenzatorjev spreminja z uporabo napetostno krmiljenega vira toka.
Vrste napetostno krmiljenih oscilatorjev
Harmonični oscilatorji
Relaksacijski oscilatorji
Uporabe
Generator funkcij
Zaključen zanke fazne lokave
Generator tonov
Frekvenčno ključni sistem
Frekvenčna modulacija
