مُذبذب مُتحكم به بواسطة الجهد | VCO

مُعَدِّل التردد بالجهد (VCO)، من الاسم نفسه يظهر أن التردد اللحظي للمخرج المُهَزاز يتم التحكم فيه بواسطة الجهد المدخل. إنه نوع من المُهَزازات التي يمكنها إنتاج تردد للمخرج على مدى واسع (بضع هيرتز إلى مئات الجيجا هيرتز) اعتمادًا على الجهد المستمر المُعطى لها.

التحكم في التردد بمُعَدِّل التردد بالجهد

تُستخدم العديد من أشكال VCO. يمكن أن تكون من نوع RC أو متعدد الاهتزازات أو LC أو مُهَزاز الكريستال. ومع ذلك، إذا كان من نوع RC، فإن تردد الاهتزاز للمخرج سيكون عكسياً نسبيًا للقدرة كما

في حالة مُهَزاز LC، سيكون تردد الاهتزاز للمخرج
لذا، يمكننا القول أنه مع زيادة الجهد المدخل أو جهد التحكم، تنخفض القدرة. لذا، يكون جهد التحكم وتواتر الاهتزازات متناسبين بشكل مباشر. أي عندما يزيد أحدهما، يزيد الآخر.

تمثل الصورة أعلاه العمل الأساسي لمُعَدِّل التردد بالجهد. هنا، يمكننا رؤية أن عند الجهد التحكمي القياسي الممثل بـ VC(nom)، يعمل المُهَزاز بتواتره الطبيعي أو الحر fC(nom). عندما ينخفض جهد التحكم عن الجهد القياسي، ينخفض التردد أيضًا، وعندما يزيد الجهد التحكمي القياسي، يرتفع التردد أيضًا.
تُستخدم ثنائيات الفاراكتور ذات القدرة المتغيرة (متاحة في نطاقات قدرة مختلفة) لتحقيق هذا الجهد المتغير. بالنسبة للمُهَزازات ذات التردد المنخفض، يتم تغيير معدل الشحن للسعة باستخدام مصدر تيار مُتحكم به بالجهد للحصول على الجهد المتغير.

أنواع مُعَدِّل التردد بالجهد

يمكن تصنيف مُعَدِّلات التردد بالجهد بناءً على شكل الموجة الناتجة:

• المُهَزازات التوافقية

• المُهَزازات الاسترخائية

المُهَزازات التوافقية

تكون الموجة الناتجة من المُهَزازات التوافقية جيبية. يمكن أن يشار إليها غالبًا باسم مُعَدِّل التردد الخطي بالجهد. أمثلتها هي مُهَزازات LC ومُهَزازات الكريستال. هنا، يتم تغيير القدرة لثنائي الفاراكتور بواسطة الجهد عبر الثنائي. مما يؤدي إلى تغيير القدرة لدائرة LC. وبالتالي، سيتغير التردد الناتج. المزايا هي استقرار التردد بالنسبة لتغذية الطاقة والضوضاء والحرارة، والدقة في التحكم بالتردد. العيب الرئيسي هو أن هذه النوعية من المُهَزازات لا يمكن تنفيذها بسهولة على الدوائر المتكاملة الأحادية.

المُهَزازات الاسترخائية

تكون الموجة الناتجة من المُهَزازات الاسترخائية شبه منشار. يمكن لهذا النوع تقديم نطاق واسع من الترددات باستخدام عدد أقل من المكونات. يمكن استخدامه بشكل أساسي في الدوائر المتكاملة الأحادية. يمكن للمُهَزازات الاسترخائية أن تمتلك التوبولوجيات التالية:

• مُعَدِّلات التردد الحلقة المعتمدة على التأخير

• مُعَدِّلات التردد ذات السعة الأرضية

• مُعَدِّلات التردد ذات التوصيل بالمنبع

هنا، في مُعَدِّلات التردد الحلقة المعتمدة على التأخير، يتم ربط مراحل المكاسب معًا في شكل حلقة. كما يشير الاسم، فإن التردد يتعلق بالتأخير في كل مرحلة. تعمل مُعَدِّلات التردد من النوع الثاني والثالث تقريبًا بنفس الطريقة. الفترة الزمنية لكل مرحلة مرتبطة مباشرة بوقت الشحن والتفريغ للسعة.

مبدأ عمل مُعَدِّل التردد بالجهد (VCO)

VCO يمكن تصميم دوائر VCO باستخدام العديد من المكونات الإلكترونية المتحكم بها بالجهد مثل ثنائيات الفاراكتور، الترانزستورات، المكبرات التشغيلية وغيرها. هنا، سنتحدث عن كيفية عمل VCO باستخدام المكبرات التشغيلية. موضح أدناه مخطط الدائرة.

ستكون الموجة الناتجة لهذا VCO مربعة. كما نعلم، فإن التردد الناتج مرتبط بجهد التحكم. في هذه الدائرة، سيعمل المكبر التشغيلي الأول كمتكامل. تم تنفيذ ترتيب مقسم الجهد هنا. بسبب هذا، يتم تزويد نصف جهد التحكم المُعطى كمدخل إلى الطرف الموجب للمكبر التشغيلي 1. يتم الحفاظ على نفس مستوى الجهد في الطرف السالب. هذا لاستمرار انخفاض الجهد عبر المقاومة R1 كنصف جهد التحكم.
عندما يكون MOSFET في حالة التشغيل، يتدفق التيار القادم من مقاومة R1 عبر MOSFET. تحتوي R2 على نصف مقاومة، نفس انخفاض الجهد ومعدل تيار ضعفين مقارنة بـ R1. لذا، يشحن التيار الإضافي السعة المتصلة. يجب أن يوفر المكبر التشغيلي 1 جهدًا خرجًا متزايدًا تدريجيًا لتزويد هذا التيار.
عندما يكون MOSFET في حالة الإيقاف، يتدفق التيار القادم من مقاومة R1 عبر السعة ويتم تفريغها. سيكون الجهد الخارج الذي يحصل عليه من المكبر التشغيلي 1 في هذا الوقت في حالة انخفاض. نتيجة لذلك، يتم إنتاج موجة مثلثية كمخرج للمكبر التشغيلي 1.
سيعمل المكبر التشغيلي 2 كمحفز شميت. المدخل لهذا مكبر تشغيلي هو موجة مثلثية وهي مخرج المكبر التشغيلي 1. إذا كان الجهد المدخل أعلى من مستوى العتبة، سيكون المخرج من المكبر التشغيلي 2 هو VCC. إذا كان الجهد المدخل أقل من مستوى العتبة، سيكون المخرج من المكبر التشغيلي 2 صفرًا. لذا، سيكون مخرج المكبر التشغيلي 2 موجة مربعة.
مثال على VCO هو IC LM566 أو IC 566. إنه في الواقع دائرة متكاملة ذات 8 أطراف يمكنها إنتاج مخرجين - موجة مربعة وموجة مثلثية. موضح أدناه مخطط الدائرة الداخلية.

تطبيقات مُعَدِّل التردد بالجهد

• مولد الوظائف

• حلقة التحكم بالتتابع

• مولد النغمات

• الترميز بتغير التردد

• التعديل بتغير التردد

بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالته.