वोल्टेज नियन्त्रित ऑसिलेटर | VCO

वोल्टेज नियंत्रित दोलक (VCO), इसके नाम से ही स्पष्ट है कि दोलक का आउटपुट तात्कालिक आवृत्ति इनपुट वोल्टेज द्वारा नियंत्रित होती है। यह एक प्रकार का दोलक है जो इनपुट डीसी वोल्टेज के आधार पर कई हर्ट्ज से लेकर लाखों गीगा हर्ट्ज तक की आवृत्ति का आउटपुट सिग्नल उत्पन्न कर सकता है।

वोल्टेज नियंत्रित दोलक में आवृत्ति नियंत्रण

कई प्रकार के VCOs आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं। यह RC दोलक या मल्टीवाइब्रेटर प्रकार या LC या क्रिस्टल दोलक प्रकार का हो सकता है। हालांकि; यदि यह RC दोलक प्रकार का है, तो आउटपुट सिग्नल की दोलन आवृत्ति शक्ति के व्युत्क्रमानुपाती होगी

LC दोलक के मामले में, आउटपुट सिग्नल की दोलन आवृत्ति
इसलिए, हम कह सकते हैं कि जैसे-जैसे इनपुट वोल्टेज या नियंत्रण वोल्टेज बढ़ता है, शक्ति कम हो जाती है। इस प्रकार, नियंत्रण वोल्टेज और दोलन की आवृत्ति सीधे आनुपातिक होती है। अर्थात, जब एक बढ़ता है, तो दूसरा भी बढ़ता है।

ऊपर दिए गए चित्र में वोल्टेज नियंत्रित दोलक का मूलभूत कार्य दर्शाया गया है। यहाँ, हम देख सकते हैं कि नाममात्र नियंत्रण वोल्टेज VC(nom) पर, दोलक अपनी स्वतंत्र या सामान्य आवृत्ति fC(nom) पर कार्य करता है। जैसे-जैसे नियंत्रण वोल्टेज नाममात्र वोल्टेज से कम होता है, आवृत्ति भी कम होती है और जैसे-जैसे नाममात्र नियंत्रण वोल्टेज बढ़ता है, आवृत्ति भी बढ़ती है।
वेराक्टर डायोड्स जो चर शक्ति डायोड्स (विभिन्न शक्ति परिसर में उपलब्ध) इस चर वोल्टेज प्राप्त करने के लिए लागू किए जाते हैं। निम्न आवृत्ति दोलकों के लिए, शक्तियों की चार्जिंग दर को वोल्टेज नियंत्रित विद्युत धारा स्रोत के उपयोग से बदलकर चर वोल्टेज प्राप्त किया जाता है।

वोल्टेज नियंत्रित दोलक के प्रकार

VCOs को आउटपुट तरंग रूप के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है:

• हार्मोनिक दोलक

• रिलैक्सेशन दोलक

हार्मोनिक दोलक

हार्मोनिक दोलक द्वारा उत्पन्न आउटपुट तरंग रूप साइनसॉइडल होता है। इसे लिनियर वोल्टेज नियंत्रित दोलक के रूप में भी जाना जा सकता है। उदाहरण LC और क्रिस्टल दोलक हैं। यहाँ, वेराक्टर डायोड की शक्ति डायोड पर वोल्टेज द्वारा बदली जाती है। इससे LC सर्किट की शक्ति बदल जाती है। इसलिए, आउटपुट आवृत्ति बदल जाएगी। फायदे हैं विद्युत स्त्रोत, शोर और तापमान के संदर्भ में आवृत्ति स्थिरता, आवृत्ति की नियंत्रण में सटीकता। मुख्य दोष यह है कि इस प्रकार के दोलक एकाग्र ICs पर आसानी से लागू नहीं किए जा सकते।

रिलैक्सेशन दोलक

हार्मोनिक दोलक द्वारा उत्पन्न आउटपुट तरंग रूप सॉथ टूथ होता है। यह प्रकार कम संख्या में घटकों का उपयोग करके एक बड़ी आवृत्ति की प्रदान कर सकता है। मुख्य रूप से यह एकाग्र ICs में उपयोग किया जा सकता है। रिलैक्सेशन दोलक निम्नलिखित टोपोलोजियों को रख सकते हैं:

• डेले-आधारित रिंग VCOs

• ग्राउंड किया गया कैपेसिटर VCOs

• इमिटर-कप्लिंग VCOs

यहाँ; डेले-आधारित रिंग VCOs में, गेन स्टेजों को एक रिंग रूप में जोड़ा जाता है। जैसा कि नाम से स्पष्ट है, आवृत्ति प्रत्येक स्टेज में डेले से संबंधित होती है। दूसरे और तीसरे प्रकार के VCOs लगभग इसी तरह से काम करते हैं। प्रत्येक स्टेज में लिया गया समय शक्ति की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग समय से सीधे संबंधित होता है।

वोल्टेज नियंत्रित दोलक (VCO) का कार्य सिद्धांत

VCO सर्किट को कई वोल्टेज नियंत्रित इलेक्ट्रॉनिक घटकों के उपयोग से डिजाइन किया जा सकता है जैसे वेराक्टर डायोड्स, ट्रांजिस्टर, ऑप-एम्प्स आदि। यहाँ, हम ऑप-एम्प्स का उपयोग करके VCO के कार्य के बारे में चर्चा करेंगे। सर्किट डायग्राम नीचे दिया गया है।

इस VCO का आउटपुट तरंग रूप वर्गाकार होगा। जैसा कि हम जानते हैं, आउटपुट आवृत्ति नियंत्रण वोल्टेज से संबंधित है। इस सर्किट में पहला ऑप-एम्प इंटीग्रेटर के रूप में कार्य करेगा। वोल्टेज डिवाइडर व्यवस्था यहाँ लागू की गई है। इसके कारण, इनपुट के रूप में दिए गए नियंत्रण वोल्टेज का आधा ऑप-एम्प 1 के धनात्मक टर्मिनल पर दिया जाता है। इसी स्तर का वोल्टेज नकारात्मक टर्मिनल पर बनाया जाता है। यह R1 प्रतिरोध पर वोल्टेज गिरावट को बनाए रखने के लिए है।
जब MOSFET ऑन स्थिति में होता है, तो R1 प्रतिरोध से बहने वाली विद्युत धारा MOSFET से गुजरती है। R2 का आधा प्रतिरोध, समान वोल्टेज गिरावट और R1 की दोगुनी विद्युत धारा होती है। इसलिए, अतिरिक्त विद्युत धारा जोड़े गए शक्ति को चार्ज करती है। ऑप-