Oscilador Controlado por Voltaje | VCO

Electrical4u

Larangan: Pangunahing Elektrikal

China

Ano ang Voltage Controlled Oscillator

Voltage controlled oscillator (VCO), mula sa pangalan mismo, malinaw na ang output instantaneous frequency ng oscillator ay kontrolado ng input voltage. Ito ay isang uri ng oscillator na makakapag-produce ng output signal frequency sa malaking saklaw (mula ilang Hertz-hanggang sa mga hundreds of Giga Hertz) depende sa input DC voltage na ibinigay dito.

Kontrol ng Frequency sa Voltage Controlled Oscillator

Maraming anyo ng VCOs ang karaniwang ginagamit. Maaari itong maging RC oscillator o multi vibrator type o LC o crystal oscillator type. Gayunpaman; kung ito ay RC oscillator type, ang oscillation frequency ng output signal ay magiging inversely proportional sa capacitance bilang

Sa kaso ng LC oscillator, ang oscillation frequency ng output signal ay magiging
Kaya, maaari nating sabihin na habang tumataas ang input voltage o control voltage, ang capacitance ay nababawasan. Kaya, ang control voltage at frequency ng oscillations ay direktang proportional. Ibig sabihin, kapag tumaas ang isa, tataas din ang isa.
voltage controlled oscillator

Ang larawan sa itaas ay kumakatawan sa basic working ng voltage controlled oscillator. Dito, makikita natin na sa nominal control voltage na kinatawan ng VC(nom), ang oscillator ay gumagana sa kanyang free running o normal frequency, fC(nom). Habang bumababa ang control voltage mula sa nominal voltage, bumababa rin ang frequency at habang tumaas ang nominal control voltage, tumaas din ang frequency.
Ang varactors diodes na mga variable capacitance diodes (available sa iba't ibang capacitance range) ang ipinapatupad para makakuha ng variable voltage. Para sa low frequency oscillators, ang charging rate ng capacitors ay binabago gamit ang voltage controlled current source para makakuha ng variable voltage.

Mga Uri ng Voltage Controlled Oscillator

Ang VCOs ay maaaring ikategorya batay sa output waveform:

Harmonic Oscillators
Relaxation Oscillators

Harmonic Oscillators

Ang output waveform na inililikha ng harmonic oscillators ay sinusoidal. Ito ay maaaring madalas na tinatawag na linear voltage controlled oscillator. Ang mga halimbawa ay LC at Crystal oscillators. Dito, ang capacitance ng varactor diode ay binabago ng voltage na nasa harap ng diode. Ito ay nagbabago ng capacitance ng LC circuit. Kaya, ang output frequency ay magbabago. Ang mga adhika ay frequency stability sa reference sa power supply, noise at temperature, Accuracy sa control ng frequency. Ang pangunahing hadlang ay hindi maaaring maipatupad ang ganitong uri ng oscillators nang madali sa monolithic ICs.

Relaxation Oscillators

Ang output waveform na inililikha ng relaxation oscillators ay saw tooth. Ang ganitong uri ay maaaring magbigay ng malaking saklaw ng frequency gamit ang reduced quantity ng components. Karaniwan itong ginagamit sa monolithic ICs. Ang relaxation oscillators ay maaaring mayroon ang sumusunod na topologies:

Delay-based ring VCOs
Grounded capacitor VCOs
Emitter-Coupled VCOs

Dito, sa delay-based ring VCOs, ang gain stages ay nakakabit nang magkasama sa form ng ring. Bilang pangalan, ang frequency ay may kaugnayan sa delay sa bawat stage. Ang ikalawang at ikatlong uri ng VCOs ay halos parehas ang paggana. Ang oras na kinakailangan sa bawat stage ay direktang may kaugnayan sa charging at discharging time ng capacitor.

Pagkakatatag ng Voltage Controlled Oscillator (VCO)

VCO circuits maaaring mailarawan gamit ang maraming voltage control electronic components tulad ng varactor diodes, transistors, Op-amps atbp. Dito, sasalamin natin ang paggana ng isang VCO gamit ang Op-amps. Ang circuit diagram ay ipinapakita sa ibaba.
pagkakatatag ng voltage controlled oscillator
Ang output waveform ng VCO na ito ay square wave. Alamin natin na ang output frequency ay may kaugnayan sa control voltage. Sa circuit na ito, ang unang Op-amp ay gagana bilang integrator. Ang voltage divider arrangement ay inilapat dito. Dahil dito, ang kalahati ng control voltage na ibinigay bilang input ay ibinigay sa positive terminal ng Op-amp 1. Ang parehong antas ng voltage ay nai-maintain sa negative terminal. Ito ay upang sustein ang voltage drop sa resistor, R1 bilang kalahati ng control voltage.
Kapag ang MOSFET ay nasa on condition, ang current na umuusbong mula sa R1 resistor ay lumulusot sa MOSFET. Ang R2 ay may kalahati ng resistance, parehong voltage drop at dalawang beses ang current kumpara sa R1. Kaya, ang extra current ay nagcha-charge sa konektadong capacitor. Ang Op-amp 1 ay dapat magbigay ng paulit-ulit na tumataas na output voltage upang mapagbigyan ang current na ito.
Kapag ang MOSFET ay nasa off condition, ang current na umuusbong mula sa R1resistor ay lumulusot sa capacitor, nagdischarge. Ang output voltage na nakuha mula sa Op-amp 1 sa panahong ito ay bababa. Bilang resulta, isang triangular waveform ang lalabas bilang output ng Op-amp 1.
Ang Op-amp 2 ay gagana bilang Schmitt trigger. Ang input sa Op-amp na ito ay triangular wave na output ng Op-amp 1. Kung ang input voltage ay mas mataas kaysa sa threshold level, ang output mula sa Op-amp 2 ay magiging VCC. Kung ang input voltage ay mas mababa kaysa sa threshold level, ang output mula sa Op-amp 2 ay zero. Kaya, ang output ng Op-amp 2 ay square wave.
Halimbawa ng VCO ay LM566 IC o IC 566. Ito ay talagang isang 8 pin integrated circuit na maaaring lumikha ng double outputs-square wave at triangular wave. Ang internal circuit ay ipinapakita sa ibaba.