Κυματογεννήτης Ελέγχου Τάσης | VCO

Διαχειριζόμενος από τάση γεννήτης (VCO), όπως προκύπτει από το όνομά του, η έξοδος του συχνότητας του γεννήτη ελέγχεται από την είσοδο τάση. Είναι ένα είδος γεννήτη που μπορεί να παράγει σήμα εξόδου σε μεγάλο φάσμα συχνοτήτων (από λίγα Hertz έως εκατοντάδες Giga Hertz) ανάλογα με την είσοδο DC τάση που δίνεται.

Έλεγχος Συχνότητας σε Διαχειριζόμενον από Τάση Γεννήτη

Πολλές μορφές VCO είναι συνήθως χρησιμοποιούμενες. Μπορεί να είναι τύπου RC γεννήτη ή πολυβιβάντη ή LC ή κρυσταλλώδης γεννήτης. Ωστόσο, αν είναι τύπου RC γεννήτη, η συχνότητα ταλάντωσης του σήματος εξόδου θα είναι αντιστρόφως ανάλογη με την ικανότητα ως

Στην περίπτωση του LC γεννήτη, η συχνότητα ταλάντωσης του σήματος εξόδου θα είναι
Άρα, μπορούμε να πούμε ότι καθώς η είσοδος τάση ή η ελεγχόμενη τάση αυξάνεται, η ικανότητα μειώνεται. Έτσι, η ελεγχόμενη τάση και η συχνότητα ταλάντωσης είναι άμεσα ανάλογες. Δηλαδή, όταν η μία αυξάνεται, η άλλη θα αυξάνεται.

Η παραπάνω εικόνα αντιπροσωπεύει τη βασική λειτουργία του διαχειριζόμενου από τάση γεννήτη. Εδώ, μπορούμε να δούμε ότι στην υποκείμενη ελεγχόμενη τάση που αντιπροσωπεύεται από VC(nom), ο γεννήτης λειτουργεί στην ελεύθερη τρέξιμη ή κανονική συχνότητα, fC(nom). Καθώς η ελεγχόμενη τάση μειώνεται από την υποκείμενη τάση, η συχνότητα επίσης μειώνεται και καθώς η υποκείμενη ελεγχόμενη τάση αυξάνεται, η συχνότητα επίσης αυξάνεται.
Οι διόδοι varactor, που είναι διόδοι με μεταβαλλόμενη ικανότητα (διαθέσιμες σε διάφορες διαστάσεις ικανότητας), εφαρμόζονται για την επίτευξη αυτής της μεταβαλλόμενης τάσης. Για γεννήτες χαμηλής συχνότητας, η ρυθμός φόρτισης των ικανοτήτων αλλάζει χρησιμοποιώντας πηγή ρεύματος ελεγχόμενης από τάση για την επίτευξη της μεταβαλλόμενης τάσης.

Τύποι Διαχειριζόμενων από Τάση Γεννητών

Οι VCO μπορούν να ταξινομηθούν με βάση το εξόδιο κύμα:

• Αρμονικοί Γεννήτες

• Γεννήτες Ξεκούρασης

Αρμονικοί Γεννήτες

Το εξόδιο κύμα που παράγεται από τους αρμονικούς γεννήτες είναι συνημιτόνο. Αυτό μπορεί συχνά να αναφέρεται ως γραμμικός διαχειριζόμενος από τάση γεννήτη. Τα παραδείγματα είναι LC και Κρυσταλλώδης γεννήτης. Εδώ, η ικανότητα της διόδου varactor μεταβάλλεται από την τάση που είναι στην διόδο. Αυτό στη συνέχεια αλλάζει την ικανότητα του κυκλώματος LC. Άρα, η εξόδια συχνότητα θα αλλάξει. Οι πλεονεκτήσεις είναι η σταθερότητα της συχνότητας σε σχέση με την πηγή ρεύματος, το θόρυβο και τη θερμοκρασία, η ακρίβεια στον έλεγχο της συχνότητας. Το κύριο μειονέκτημα είναι ότι αυτοί οι τύποι γεννητών δεν μπορούν να εφαρμοστούν εύκολα σε μονολιθικά ICs.

Γεννήτες Ξεκούρασης

Το εξόδιο κύμα που παράγεται από τους αρμονικούς γεννήτες είναι είδους saw tooth. Αυτός ο τύπος μπορεί να παράγει μεγάλο φάσμα συχνοτήτων χρησιμοποιώντας μειωμένο αριθμό συστατικών. Κυρίως, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μονολιθικά ICs. Οι γεννήτες ξεκούρασης μπορούν να έχουν τις ακόλουθες τοπολογίες:

• VCOs με καθυστερημένο κύκλο

• VCOs με κατεδαφισμένη ικανότητα

• Emitter-Coupled VCOs

Εδώ, στους VCOs με καθυστερημένο κύκλο, τα στάδια κέρδους είναι συνδεδεμένα μαζί σε μορφή κύκλου. Όπως υποδηλώνει το όνομα, η συχνότητα είναι σχετική με την καθυστέρηση σε κάθε μονάδα. Οι δεύτεροι και τρίτοι τύποι VCOs λειτουργούν σχεδόν παρόμοια. Η χρονική περίοδος σε κάθε στάδιο είναι άμεσα σχετική με τον χρόνο φόρτισης και απόφορτισης της ικανότητας.

Λειτουργικό Αρχή του Διαχειριζόμενου από Τάση Γεννήτη (VCO)

Τα κυκλώματα VCO μπορούν να σχεδιαστούν με πολλά ελεγχόμενα από τάση ηλεκτρονικά συστατικά όπως διόδοι varactor, τρανζίστορ, Op-amps κλπ. Εδώ, θα συζητήσουμε για τη λειτουργία ενός VCO χρησιμοποιώντας Op-amps. Το σχεδιαγράμμα κυκλώματος είναι δείχνεται παρακάτω.

Το εξόδιο κύμα αυτού του VCO θα είναι τετραγωνικό. Όπως γνωρίζουμε, η εξόδια συχνότητα είναι σχετική με την ελεγχόμενη τάση. Σε αυτό το κύκλωμα, το πρώτο Op-amp θα λειτουργήσει ως ολοκληρωτής. Η διαίρεση τάσης