Oscilator Terkawal Voltan | VCO

Electrical4u

Medan: Elektrik Asas

China

Apa Itu Oskilator Terkawal Voltan

Oskilator terkawal voltan (VCO), dari nama itu sendiri sudah jelas bahawa frekuensi output segera oskilator adalah dikawal oleh voltan input. Ia adalah jenis oskilator yang boleh menghasilkan frekuensi sinyal output dalam lingkungan yang besar (beberapa Hertz-hingga ratusan Giga Hertz) bergantung pada voltan DC input yang diberikan kepadanya.

Kawalan Frekuensi dalam Oskilator Terkawal Voltan

Banyak bentuk VCOs biasanya digunakan. Ia boleh berupa oskilator RC atau multi vibrator atau LC atau oskilator kristal. Walau bagaimanapun; jika ia berupa oskilator RC, frekuensi osilasi sinyal output akan berbanding terbalik dengan kapasitansi sebagai

Dalam kes oskilator LC, frekuensi osilasi sinyal output akan menjadi
Jadi, kita boleh katakan bahawa apabila voltan input atau voltan kawalan meningkat, kapasitansi akan berkurang. Oleh itu, voltan kawalan dan frekuensi osilasi adalah berbanding lurus. Ini bermaksud, apabila satu meningkat, yang lain juga akan meningkat.
oskilator terkawal voltan

Gambar di atas mewakili cara kerja asas oskilator terkawal voltan. Di sini, kita dapat melihat bahawa pada voltan kawalan nominal yang diwakili oleh VC(nom), oskilator bekerja pada frekuensi bebasnya atau normal, fC(nom). Apabila voltan kawalan menurun dari voltan nominal, frekuensi juga menurun dan apabila voltan kawalan nominal meningkat, frekuensi juga meningkat.
Diode varaktor yang merupakan dioda kapasitansi berubah (tersedia dalam julat kapasitansi yang berbeza) digunakan untuk mendapatkan voltan berubah ini. Untuk oskilator frekuensi rendah, kadar pengisian kapasitor diubah menggunakan sumber arus terkawal voltan untuk mendapatkan voltan berubah.

Jenis-jenis Oskilator Terkawal Voltan

VCOs boleh dikategorikan berdasarkan gelombang keluaran:

Oskilator Harmonik
Oskilator Relaksasi

Oskilator Harmonik

Gelombang keluaran yang dihasilkan oleh oskilator harmonik adalah sinusoidal. Ini sering disebut sebagai oskilator terkawal voltan linear. Contohnya adalah LC dan oskilator kristal. Di sini, kapasitansi dioda varaktor diubah oleh voltan yang merentangi dioda. Ini secara berkesan mengubah kapasitansi litar LC. Oleh itu, frekuensi keluaran akan berubah. Kelebihannya termasuk kestabilan frekuensi berkaitan dengan bekalan kuasa, hingar, dan suhu, ketepatan dalam kawalan frekuensi. Kekurangan utamanya adalah jenis oskilator ini tidak dapat diimplementasikan dengan mudah pada IC monolitik.

Oskilator Relaksasi

Gelombang keluaran yang dihasilkan oleh oskilator relaksasi adalah gigi gergaji. Jenis ini boleh memberikan lingkungan frekuensi yang besar dengan jumlah komponen yang berkurangan. Utamanya ia boleh digunakan dalam IC monolitik. Oskilator relaksasi boleh mempunyai topologi berikut:

VCO cincin berdasarkan penundaan
VCO kapasitor bertanah
VCO Emmiter-Terkupl

Di sini; dalam VCO cincin berdasarkan penundaan, tahap penguat disambung bersama dalam bentuk cincin. Seperti namanya, frekuensi berkaitan dengan penundaan setiap tahap. Jenis kedua dan ketiga VCO bekerja hampir sama. Tempoh masa setiap tahap berkaitan langsung dengan masa pengisian dan pengosongan kapasitor.

Prinsip Kerja Oskilator Terkawal Voltan (VCO)

VCO litar boleh direka dengan banyak komponen elektronik terkawal voltan seperti dioda varaktor, transistor, Op-amps dll. Di sini, kita akan membincangkan tentang cara kerja VCO menggunakan Op-amps. Gambar rajah litar ditunjukkan di bawah.
prinsip kerja oskilator terkawal voltan
Gelombang keluaran VCO ini akan berbentuk gelombang segiempat. Seperti yang kita tahu, frekuensi keluaran berkaitan dengan voltan kawalan. Dalam litar ini, Op-amp pertama akan berfungsi sebagai integrator. Susunan pembahagian voltan diterapkan di sini. Karena itu, separuh daripada voltan kawalan yang diberikan sebagai input diberikan kepada terminal positif Op-amp 1. Tahap yang sama voltan dipertahankan di terminal negatif. Ini adalah untuk mengekalkan jatuh voltan merentangi resistor, R1 sebagai separuh daripada voltan kawalan.
Apabila MOSFET dalam keadaan on, arus yang mengalir dari resistor R1 melalui MOSFET. R2 mempunyai separuh rintangan, jatuh voltan yang sama dan dua kali ganda arus R1. Oleh itu, arus tambahan mengisi kapasitor yang disambung. Op-amp 1 perlu menyediakan voltan keluaran yang semakin meningkat untuk menyediakan arus ini.
Apabila MOSFET dalam keadaan off, arus yang mengalir dari resistor R1 melewati kapasitor, mendapat diskargakan. Voltan keluaran yang diperoleh dari Op-amp 1 pada masa ini akan jatuh. Akibatnya, gelombang segitiga dihasilkan sebagai keluaran Op-amp 1.
Op-amp 2 akan beroperasi sebagai trigger Schmitt. Input ke Op-amp ini adalah gelombang segitiga yang merupakan keluaran Op-amp 1. Jika voltan input lebih tinggi daripada tahap ambang, keluaran dari Op-amp 2 akan menjadi VCC. Jika voltan input kurang daripada tahap ambang, keluaran dari Op-amp 2 akan menjadi sifar. Oleh itu, keluaran Op-amp 2 akan berbentuk gelombang segiempat.
Contoh VCO adalah IC LM566 atau IC 566. Ia sebenarnya adalah litar terpadu 8 pin yang boleh menghasilkan dua keluaran - gelombang segiempat dan gelombang segitiga. Litar dalaman ditunjukkan di bawah.