Oscillator Terkendali Tegangan | VCO

Electrical4u

Bidang: Listrik Dasar

China

Apa Itu Oscillator yang Dikontrol oleh Tegangan

Oscillator yang dikontrol oleh tegangan (VCO), dari namanya saja sudah jelas bahwa frekuensi instan output oscillator dikontrol oleh tegangan input. Ini adalah jenis oscillator yang dapat menghasilkan frekuensi sinyal output dalam rentang yang luas (beberapa Hertz-hingga ratusan Giga Hertz) tergantung pada tegangan DC input yang diberikan kepadanya.

Kontrol Frekuensi dalam Oscillator yang Dikontrol oleh Tegangan

Banyak bentuk VCO umumnya digunakan. Bisa berupa oscillator RC atau multi vibrator atau LC atau oscillator kristal. Namun, jika berupa jenis oscillator RC, frekuensi osilasi sinyal output akan berbanding terbalik dengan kapasitansi seperti

Dalam kasus oscillator LC, frekuensi osilasi sinyal output akan
Jadi, kita bisa mengatakan bahwa seiring bertambahnya tegangan input atau tegangan kontrol, kapasitansi berkurang. Oleh karena itu, tegangan kontrol dan frekuensi osilasi berbanding lurus. Yaitu, ketika satu meningkat, yang lain juga akan meningkat.
oscillator yang dikontrol oleh tegangan

Gambar di atas menunjukkan prinsip kerja dasar oscillator yang dikontrol oleh tegangan. Di sini, kita dapat melihat bahwa pada tegangan kontrol nominal yang ditunjukkan oleh VC(nom), oscillator bekerja pada frekuensi bebas berjalan atau normal, fC(nom). Ketika tegangan kontrol berkurang dari tegangan nominal, frekuensi juga berkurang dan ketika tegangan kontrol nominal meningkat, frekuensi juga menjadi lebih tinggi.
Diode varaktor yang merupakan dioda kapasitansi variabel (tersedia dalam berbagai rentang kapasitansi) diterapkan untuk mendapatkan tegangan variabel ini. Untuk oscillator frekuensi rendah, laju pengisian kapasitor diubah menggunakan sumber arus yang dikontrol oleh tegangan untuk mendapatkan tegangan variabel.

Jenis-jenis Oscillator yang Dikontrol oleh Tegangan

VCO dapat dikategorikan berdasarkan bentuk gelombang output:

Oscillator Harmonik
Oscillator Relaksasi

Oscillator Harmonik

Bentuk gelombang output yang dihasilkan oleh oscillator harmonik adalah sinusoidal. Ini sering disebut sebagai oscillator yang dikontrol oleh tegangan linier. Contohnya adalah LC dan oscillator kristal. Di sini, kapasitansi dari diode varaktor diubah oleh tegangan yang ada di seberang dioda. Hal ini pada gilirannya mengubah kapasitansi rangkaian LC. Oleh karena itu, frekuensi output akan berubah. Keuntungan-keuntungannya adalah stabilitas frekuensi terhadap pasokan daya, noise, dan suhu, akurasi dalam kontrol frekuensi. Kekurangan utamanya adalah jenis oscillator ini tidak dapat diimplementasikan dengan mudah pada IC monolitik.

Oscillator Relaksasi

Bentuk gelombang output yang dihasilkan oleh oscillator harmonik adalah saw tooth. Jenis ini dapat memberikan rentang frekuensi yang luas dengan jumlah komponen yang berkurang. Utamanya dapat digunakan pada IC monolitik. Oscillator relaksasi dapat memiliki topologi berikut:

VCO cincin berbasis delay
VCO kapasitor grounded
VCO Emitter-Coupled

Di sini, pada VCO cincin berbasis delay, tahapan gain dihubungkan bersama-sama dalam bentuk cincin. Seperti namanya, frekuensi berkaitan dengan delay pada setiap tahap. Jenis kedua dan ketiga VCO bekerja hampir sama. Waktu periode yang diambil pada setiap tahap berbanding lurus dengan waktu pengisian dan pengosongan kapasitor.

Prinsip Kerja Oscillator yang Dikontrol oleh Tegangan (VCO)

VCO dapat dirancang dengan menggunakan banyak komponen elektronik kontrol tegangan seperti diode varaktor, transistor, Op-amp, dll. Di sini, kita akan membahas tentang cara kerja VCO menggunakan Op-amp. Diagram rangkaian ditunjukkan di bawah ini.
prinsip kerja oscillator yang dikontrol oleh tegangan
Bentuk gelombang output dari VCO ini akan berbentuk kotak. Seperti yang kita tahu, frekuensi output berkaitan dengan tegangan kontrol. Dalam rangkaian ini, op-amp pertama akan berfungsi sebagai integrator. Susunan pembagi tegangan diterapkan di sini. Karena ini, setengah dari tegangan kontrol yang diberikan sebagai input diberikan ke terminal positif op-amp 1. Tingkat tegangan yang sama dipertahankan pada terminal negatif. Ini untuk mempertahankan penurunan tegangan di seberang resistor, R1 sebagai setengah dari tegangan kontrol.
Ketika MOSFET dalam kondisi on, arus yang mengalir dari resistor R1 melewati MOSFET. R2 memiliki resistansi setengah, penurunan tegangan yang sama, dan dua kali arus dibandingkan dengan R1. Jadi, arus tambahan mengisi kapasitor yang terhubung. Op-amp 1 harus menyediakan tegangan output yang secara bertahap meningkat untuk menyediakan arus ini.
Ketika MOSFET dalam kondisi off, arus yang mengalir dari resistor R1melewati kapasitor, sehingga terurai. Tegangan output yang diperoleh dari op-amp 1 pada saat ini akan menurun. Sebagai hasilnya, bentuk gelombang segitiga dihasilkan sebagai output dari op-amp 1.
Op-amp 2 akan beroperasi sebagai Schmitt trigger. Input ke op-amp ini adalah gelombang segitiga yang merupakan output dari op-amp 1. Jika tegangan input lebih tinggi dari level ambang, output dari op-amp 2 akan menjadi VCC. Jika tegangan input kurang dari level ambang, output dari op-amp 2 akan menjadi nol. Oleh karena itu, output dari op-amp 2 akan berbentuk kotak.
Contoh VCO adalah IC LM566 atau IC 566. Ini sebenarnya adalah sirkuit terintegrasi 8 pin yang dapat menghasilkan dua output - gelombang kotak dan gelombang segitiga. Sirkuit internal ditunjukkan di bawah ini.