Напружински контролиран осцилатор | VCO

Осцилатор под контрола на напонот (VCO), како што само името го покажува, излезниот моментален фреквенција на осцилаторот се контролира со влезниот напон. Тоа е вид осцилатор кој може да произведе излезна сигнална фреквенција во голем опсег (од неколку Херц до стотици Гига Херц) во зависност од дадениот влезен DC напон.

Контрола на фреквенцијата во Осцилатор под контрола на напонот

Се користат многу форми на VCO. Може да биде RC осцилатор или мултивибратор тип или LC или кристален осцилатор тип. Меѓутоа, ако е RC осцилатор, фреквенцијата на излезниот сигнал ќе биде обратно пропорционална на капацитетот како

Во случај на LC осцилатор, фреквенцијата на излезниот сигнал ќе биде
Значи, можеме да кажеме дека како што влезниот напон или контролниот напон се зголемува, капацитетот се намалува. Значи, контролниот напон и фреквенцијата на осцилациите се директно пропорционални. Тоа значи, кога еден се зголемува, другиот исто така ќе се зголеми.

Горниот дијаграм прикажува основната работа на осцилатор под контрола на напонот. Тука можеме да видиме дека при номинален контролен напон представен со VC(nom), осцилаторот работи на својата слободна или нормална фреквенција, fC(nom). Кога контролниот напон се намалува од номиналниот напон, фреквенцијата исто така се намалува, а кога номиналниот контролен напон се зголемува, фреквенцијата се зголемува.
Диодите варикап кои се варијабилни капацитетни диоди (достапни во различен опсег на капацитет) се имплементирани за да се добие овој варијабилен напон. За нискочестотни осцилатори, темпот на пунење на капацитетите се менува со напонски контролиран извор на ток за да се добие варијабилниот напон.

Видови на Осцилатор под контрола на напонот

VCO-тите можат да се категоризираат според излезниот облик:

• Хармонички осцилатори

• Релаксационни осцилатори

Хармонички осцилатори

Излезниот облик произведен од хармоничките осцилатори е синусоидален. Овој облик често се нарекува линеарен осцилатор под контрола на напонот. Примери се LC и кристални осцилатори. Тука, капацитетот на варикап диодата се менува со напонот кој е надвор од диодата. Ова наредува капацитетот на LC колото. Значи, излезната фреквенција ќе се промени. Преимуществата се стабилноста на фреквенцијата во однос на напонот, шумот и температурата, точноста во контролата на фреквенцијата. Главниот недостаток е дека овој вид осцилатори не можат лесно да се имплементираат на монолитни ИЦ.

Релаксационни осцилатори

Излезниот облик произведен од релаксационните осцилатори е пилообразен. Овој тип може да даде голем опсег на фреквенција со помош на намален број на компоненти. Преимуществено се користат во монолитни ИЦ. Релаксационните осцилатори можат да имаат следниве топологии:

• VCO со прстен базиран на забавување

• VCO со заземен капацитет

• VCO со поврзани емитери

Тука, во VCO со прстен базиран на забавување, етапите со усиувачи се поврзани во форма на прстен. Како што самото име го предизвикува, фреквенцијата е поврзана со забавувањето во секој еден етап. Вториот и третиот тип VCO работат скоро исто. Времето потребно во секој етап е директно поврзано со времето на пунење и разрачење на капацитетот.

Принцип на работа на Осцилатор под контрола на напонот (VCO)

VCO колата можат да се дизајнираат со помош на многу напонски контролни електронски компоненти како варикап диоди, транзистори, ОУ итн. Тука ќе дискутираме за работата на VCO со помош на ОУ. Дијаграмот на колата е прикажан подолу.

Излезниот облик на овој VCO ќе биде квадратен. Како што знаеме, излезната фреквенција е поврзана со контролниот напон. Во оваа кола, првиот ОУ ќе функционира како интеграл. Се имплементира делител на напон. Збогу тоа, половина од контролниот напон што се дава како влез се дава на позитивниот терминал на ОУ 1. Истиот ниво на напон се одржува на негативниот терминал. Ова е за да се одржи падот на напонот над отпорникот, R1 како половина од контролниот напон.
Кога MOSFET е во услов на „on“, токот кој текува од отпорникот R1 минува низ MOSFET. Отпорникот R2 има половина отпор, истиот пад на напонот и двојно повеќе ток од R1. Значи, дополнителниот ток зарежува поврзаниот капацитет. ОУ 1 треба да достави постепено зголемен излезен напон за да достави овој ток.
Кога MOSFET е во услов на „off“, токот кој текува од отпорникот R1отпорник минува низ капацитетот, се разрачува. Излезниот напон добиен од ОУ 1 во овој момент ќе биде паѓа. Како резултат, генерира се триаголен облик како излез од ОУ 1.
ОУ 2 ќе функционира како Шмиттригер. Влезот во овој ОУ е триаголен облик кој е излез од ОУ 1. Ако влезниот напон е поголем од границата, излезот од ОУ 2 ќе биде VCC. Ако влезниот напон е помал од границата, излезот од ОУ 2 ќе биде нула. Значи, излезот од ОУ 2 ќе биде квадратен облик.
Пример за VCO е LM566 ИЦ или ИЦ 566. Тоа е всушност 8-пинска интегрирана кола која може да произведе два излеза - квадратен и триаголен облик. Внатрешната кола е прикажана подолу.