Oscilator upravljan voltom | VCO

Naponski kontrolirani oscilator (VCO), iz samog naziva jasno je da se trenutna frekvencija izlaza oscilatora kontrolira ulaznim naponom. To je vrsta oscilatora koja može proizvesti izlazni signali frekvencije u velikom rasponu (nekoliko herca do stotina giga herca) ovisno o ulaznom naponu koji mu se daje.

Kontrola frekvencije u naponskom kontroliranom oscilatoru

Koriste se mnoge forme VCO-ova. Može biti RC oscilator ili multivibrator tipa ili LC ili kristalni oscilator. No, ako je RC oscilator, frekvencija oscilacije izlaznog signala će biti obrnuto proporcionalna kapacitetu kao

U slučaju LC oscilatora, frekvencija oscilacije izlaznog signala bit će
Dakle, možemo reći da kako se ulazni napon ili kontrolni napon povećava, kapacitet se smanjuje. Stoga su kontrolni napon i frekvencija oscilacija direktno proporcionalni. To znači, kada jedan poraste, drugi će također porasti.

Gornji dijagram prikazuje osnovnu radnju naponskog kontroliranog oscilatora. Ovdje možemo vidjeti da na nominalnom kontrolnom naponu označenom sa VC(nom), oscilator radi na svojoj slobodnoj ili normalnoj frekvenciji, fC(nom). Kako se kontrolni napon smanjuje od nominalnog napona, frekvencija također opada, a kako se nominalni kontrolni napon povećava, frekvencija također postaje veća.
Varaktorski diodi, koji su dijodi promjenjive kapacitance (dostupni u različitim rasponima kapacitance), koriste se za dobivanje ove promjenjive napona. Za oscilatore niske frekvencije, stopa nabijanja kapacitora mijenja se pomoću strujnog izvora kontroliranog naponom kako bi se dobio promjenjivi napon.

Vrste naponskog kontroliranog oscilatora

VCO-ovi mogu se kategorizirati prema obliku izlazne valne forme:

• Harmonički oscilatori

• Relaksacijski oscilatori

Harmonički oscilatori

Oblik vala proizveden harmoničkim oscilatorima je sinusoidalni. Ovo se često može nazvati linearnim naponskim kontroliranim oscilatorom. Primjeri su LC i kristalni oscilatori. Ovdje se kapacitet varaktorskog dioda varira naponom koji je preko dioda. To na svom putu mijenja kapacitet LC kruga. Stoga će se izlazna frekvencija promijeniti. Prednosti su stabilnost frekvencije u odnosu na napajanje, buku i temperaturu, preciznost u kontroli frekvencije. Glavna nedostatak je da se ovaj tip oscilatora ne može lako implementirati na monolitskim IC-ovima.

Relaksacijski oscilatori

Oblik vala proizveden relaksacijskim oscilatorima je zubasta. Ova vrsta može dati veliki raspon frekvencija koristeći manje komponente. Glavno se koristi u monolitskim IC-ovima. Relaksacijski oscilatori mogu imati sljedeće topologije:

• Oscilatori zasnovani na kašnjenju u prstenu

• Oscilatori s zemljenoj kapacitorom

• Oscilatori s emiterskim spojem

Ovdje, u oscilatorima zasnovanim na kašnjenju u prstenu, stupnjevi pojačanja su povezani u obliku prstena. Kao što naziv implicira, frekvencija je vezana uz kašnjenje u svakom pojedinom stupnju. Druga i treća vrsta oscilatora funkcionira gotovo isto. Vrijeme potrebno u svakom stupnju je direktno vezano za vrijeme nabijanja i ispunjavanja kapacitora.

Radni princip naponskog kontroliranog oscilatora (VCO)

VCO sklopovi mogu se dizajnirati pomoću mnogo elektroničkih komponenti kontroliranih naponom, poput varaktorskih dioda, tranzistora, op-amplifikatora itd. E sad ćemo diskutirati o radu VCO-a koristeći op-amplifikatore. Shema je prikazana ispod.

Oblik vala izlaza ovog VCO-a bit će kvadratni. Kao što znamo, izlazna frekvencija je vezana uz kontrolni napon. U ovom sklopovu, prvi op-amplifikator će funkcioni