Voltikontrollitud ostsillaator | VCO
Volitaja võnklik (VCO), nime järgi on selge, et võnklika väljundhetkfrekvents kontrollitakse sellele antud sisend-voltaga. See on tüüpne võnklik, mis suudab toota väljundsignaali frekventsi laia valikuga (paar Hertziist - sadade Giga Hertsiini) sellele antud sisend-DV-voltaga.
Frekvendi kontroll volitajas võnklikus
Palju erineva tüübi VCO-sid kasutatakse tavaliselt. See võib olla RC võnklika või multivibratori tüüpi või LC või kristallvõnklika tüüpi. Kui see on RC võnklika tüüpi, siis väljundsignaali värskendamise sagedus on pöördproportsionaalne kapasitantsiga kui
LC võnklika puhul on väljundsignaali värskendamise sagedus
Seega, me võime öelda, et kui sisendvoltaga või juhtimisvoltaga kasvab, väheneb kapasitants. Seega, juhtimisvoltaga ja võnkumiste sageduse vahel on otsesuhe. Sellest tulenevalt, kui üks kasvab, kasvab ka teine.
Ülaltoodud joonis esindab volitaja võnkliga põhilist töötamist. Siin näeme, et nominaalne juhtimisvoltage, mida tähistatakse VC(nom), võnklik töötab oma vaba või normaalsel sagedusel, fC(nom). Kui juhtimisvoltage väheneb nominäärvoltist, väheneb ka sagedus ja kui nominäärvoltage suureneb, suureneb ka sagedus.
Varaktordiodid, mis on muutuv kapasitantsdiodid (erinevas kapasitanssivalikus), kasutatakse selle muutuva voltaga saamiseks. Madala sageduse võnklikute puhul muutub kapasitorite laadimiskiirus voltagega kontrollitava voolallikaga, et saada muutuv voltage.
Volitaja võnkliga tüübid
VCO-id saab kategooriseerida väljundlainekuju järgi:
Harmonilised võnklikud
Relaksatsioonivõnklikud
Harmonilised võnklikud
Harmoniliste võnklike poolt toodud väljundlainekuju on sinusoidne. Seda võib tavaliselt nimetada lineaarseks volitaja võnkliga. Näited on LC ja kristallvõnklikud. Siin varaktordiodi kapasitants muutub diodi ümber oleva voltaga. See omakorda muudab LC tsirkuiti kapasitantsi. Seega muutub väljundfrekvents. Eelised on sageduse stabiilsus võrguvoolu, müra ja temperatuuri suhtes, täpsus sageduse juhtimisel. Peamine puudus on, et selliseid võnklikke ei saa lihtsalt rakendada monolüülsete IC-de peale.
Relaksatsioonivõnklikud
Harmoniliste võnklike poolt toodud väljundlainekuju on sääraste. Selline tüüp võimaldab anda suure sagedusvalikut vähest komponentide arvust. Põhiliselt kasutatakse neid monolüülsete IC-de peal. Relaksatsioonivõnklikud võivad omada järgmisi topoloogiaid:
Viivitus-põhised ring-VCO-d
Maandatud kapasitori VCO-d
Emittor-kombineeritud VCO-d
Siin, viivitus-põhistes ring-VCO-des, on tugevustusstaadiumid ühendatud ringiks. Nime järgi on sagedus seotud igas staadiumis viivitusega. Teine ja kolmas tüüpi VCO-d töötavad umbes sama moodi. Iga staadiumi ajaperiood on otse seotud kapasitori laadimise ja lahtilaadimise ajaga.
Volitaja võnkliga (VCO) töötamise printsiip
VCO tsirkuite saab disainida paljude voltaga kontrollitavate elektrooniliste komponentide abil, nagu varaktordiodid, transistorid, Op-ampsid jne. Siin arutame VCO töötamist Op-ampidega. Tsirkuitskeem on näidatud allpool.
Selle VCO väljundlainekuju on ruutlain. Kui me teame, et väljundfrekvents on seotud juhtimisvoltagaga. Selles tsirkuitis funktsioneerib esimene Op-amp integreerijana. Voltagejagaja paigutus on siin rakendatud. Selle tulemusena antakse sisendina andud juhtimisvoltage poole annab Op-amp 1 positiivsele terminaale. Samas taseme voltaga hoitakse negatiivsel terminaalil. See on vajalik, et säilitada resistori, R1 ümber olev vooluvoolu.
Kui MOSFET on sisse lülitatud, läheb vool, mis tekib R1 resistorist MOSFET-i läbi. R2 on pool resistanssi, sama vooluvoolu ja kaks korda suurem vool kui R1. Seega, ülejäänud vool laeb ühendatud kapasitori. Op-amp 1 peaks pakkuma järk-järgult kasvavat väljundvoltage, et seda voolu tagada.
Kui MOSFET on välja lülitatud, läheb vool, mis tekib R1 resistorist kapasitori läbi, lahtiloaditakse. Op-amp 1 poolt saadud väljundvoltage sellel hetkel on langemas. Tulemuseks tekib kolmnurklaine Op-amp 1 väljundina.
Op-amp 2 töötab Schmitt trippina. Selle Op-ampi sisend on kolmnurklaine, mis on Op-amp 1 väljund. Kui sisendvoltage on suurem kui künnisväärtus, on Op-amp 2 väljund VCC. Kui sisendvoltage on väiksem kui künnisväärtus, on Op-amp 2 väljund null. Seega, Op-amp 2 väljund on ruutlain.
VCO näide on LM566 IC või IC 566. See on tegelikult 8-pinneintegreeritud tsirkuit, mis suudab toota kaks väljundit - ruutlaine ja kolmnurklaine. Sisemine tsirkuit on näidatud allpool.
Volitaja võnkliga rakendused
