ออสซิลเลเตอร์ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า | VCO

ออสซิลเลเตอร์ควบคุมด้วยแรงดัน (VCO), จากชื่อของมันเองก็ชัดเจนว่าความถี่ทันทีของ ออสซิลเลเตอร์ ถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าขาเข้า. มันเป็นชนิดหนึ่งของออสซิลเลเตอร์ที่สามารถสร้างสัญญาณความถี่ออกได้ในช่วงกว้าง (ตั้งแต่ไม่กี่เฮิรตซ์ไปจนถึงหลายร้อยกิกะเฮิรตซ์) ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ให้เข้ามา.

การควบคุมความถี่ในออสซิลเลเตอร์ควบคุมด้วยแรงดัน

มีรูปแบบของ VCO ที่ใช้งานอยู่มากมาย อาจเป็นแบบออสซิลเลเตอร์ RC หรือแบบมัลติไวเบรเตอร์ หรือแบบ LC หรือ ออสซิลเลเตอร์คริสตัล หากเป็นแบบออสซิลเลเตอร์ RC ความถี่ของการสั่นของสัญญาณออกจะแปรผกผันกับ ความจุไฟฟ้า ตาม

ในกรณีของออสซิลเลเตอร์ LC ความถี่ของการสั่นของสัญญาณออกจะเป็น
ดังนั้น เราสามารถพูดได้ว่า เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าหรือแรงดันควบคุมเพิ่มขึ้น ความจุไฟฟ้าจะลดลง ดังนั้น แรงดันควบคุมและความถี่ของการสั่นจะแปรผันตรงกัน นั่นคือ เมื่อหนึ่งเพิ่ม อีกหนึ่งจะเพิ่มเช่นกัน.

รูปภาพข้างบนแสดงการทำงานพื้นฐานของ ออสซิลเลเตอร์ควบคุมด้วยแรงดัน. ที่นี่ เราสามารถเห็นว่าที่แรงดันควบคุมปกติที่แทนด้วย VC(nom), ออสซิลเลเตอร์ จะทำงานที่ความถี่ปกติหรือความถี่ขณะวิ่งฟรี, fC(nom). เมื่อแรงดันควบคุมลดลงจากแรงดันปกติ ความถี่ก็จะลดลง และเมื่อแรงดันควบคุมเพิ่มขึ้นจากแรงดันปกติ ความถี่ก็จะเพิ่มขึ้น.
ไดโอดแปรผัน (varactors diodes) ซึ่งเป็นไดโอดความจุไฟฟ้าแปรผัน (มีอยู่ในช่วงความจุไฟฟ้าต่างๆ) ถูกนำมาใช้เพื่อได้แรงดันแปรผันนี้. สำหรับออสซิลเลเตอร์ความถี่ต่ำ การชาร์จอิเล็กทรอนิกส์ของ คอนเดนเซอร์ ถูกเปลี่ยนแปลงโดยแหล่งกำเนิดกระแสควบคุมด้วยแรงดันเพื่อได้แรงดันแปรผัน.

ประเภทของออสซิลเลเตอร์ควบคุมด้วยแรงดัน

VCO สามารถแบ่งประเภทตามคลื่นสัญญาณออก:

• ออสซิลเลเตอร์ฮาร์โมนิก

• ออสซิลเลเตอร์เรแล็กแซชัน

ออสซิลเลเตอร์ฮาร์โมนิก

คลื่นสัญญาณที่เกิดจากออสซิลเลเตอร์ฮาร์โมนิกเป็นคลื่นไซนัสอยด์. นี่สามารถเรียกว่าออสซิลเลเตอร์ควบคุมด้วยแรงดันเชิงเส้น. ตัวอย่างเช่น LC และ ออสซิลเลเตอร์คริสตัล. ที่นี่ ความจุไฟฟ้าของ ไดโอดแปรผัน ถูกเปลี่ยนแปลงโดยแรงดันที่อยู่ข้าม ไดโอด. นี่ทำให้ความจุไฟฟ้าของวงจร LC เปลี่ยนแปลง. ดังนั้น ความถี่ออกจะเปลี่ยนแปลง. ข้อดีคือความเสถียรของความถี่เทียบกับแหล่งจ่ายไฟ ความร้อน และเสียงรบกวน ความแม่นยำในการควบคุมความถี่. ข้อเสียหลักคือออสซิลเลเตอร์ประเภทนี้ไม่สามารถนำไปใช้งานได้ง่ายบน IC โมโนลิธิก.

ออสซิลเลเตอร์เรแล็กแซชัน

คลื่นสัญญาณที่เกิดจากออสซิลเลเตอร์เรแล็กแซชันเป็นคลื่นฟันเลื่อย. ประเภทนี้สามารถให้ช่วงความถี่กว้างโดยใช้จำนวนชิ้นส่วนน้อย. สามารถใช้งานได้ใน IC โมโนลิธิก. ออสซิลเลเตอร์เรแล็กแซชันสามารถมีโครงสร้างดังนี้:

• VCO แบบวงแหวนที่ใช้การหน่วงเวลา

• VCO แบบคอนเดนเซอร์ต่อกราวน์

• VCO แบบต่อแบบเอ็มิตเตอร์คัพเพิล

ที่นี่ ใน VCO แบบวงแหวนที่ใช้การหน่วงเวลา สเตจการขยายถูกต่อเข้าด้วยกันในรูปวงแหวน. ตามชื่อ ความถี่จะขึ้นอยู่กับการหน่วงเวลาในแต่ละสเตจ. ประเภทที่สองและสามของ VCO ทำงานคล้ายคลึงกัน. ระยะเวลาในแต่ละสเตจจะขึ้นอยู่กับเวลาในการชาร์จและการปล่อยประจุของ คอนเดนเซอร์.

หลักการทำงานของออสซิลเลเตอร์ควบคุมด้วยแรงดัน (VCO)

วงจร VCO สามารถออกแบบได้ด้วยองค์ประกอบควบคุมด้วยแรงดันหลายอย่าง เช่น ไดโอดแปรผัน, ทรานซิสเตอร์, โอปแอมป์ ฯลฯ. ที่นี่ เราจะกล่าวถึงการทำงานของ VCO ที่ใช้โอปแอมป์. แผนภาพวงจรแสดงด้านล่าง.

คลื่นสัญญาณออกของ VCO นี้จะเป็นคลื่นสี่เหลี่ยม. ตามที่เราทราบ ความถี่ออกจะขึ้นอยู่กับแรงดันควบคุม. ในวงจรนี้ โอปแอมป์ตัวแรกจะทำงานเป็นอินทิเกรเตอร์. การจัดเรียง วอลต์เทเจอร์ไดเวอร์ ถูกนำมาใช้ที่นี่. ด้วยเหตุนี้ ครึ่งหนึ่งของแรงดันควบคุมที่ให้เข้ามาจะถูกให้เข้าที่ขาบวกของโอปแอมป์ 1. ระดับแรงดันเดียวกันนี้จะถูกรักษาที่ขาลบ. นี่เพื่อรักษา แรงดันตก ที่ ตัวต้านทาน, R1 เป็นครึ่งหนึ่งของแรงดันควบคุม.
เมื่อ MOSFET อยู่ในสถานะเปิด กระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน R1 จะผ่าน MOSFET. R2 มี ความต้านทาน ครึ่งหนึ่ง เท่ากับแรงดันตกและกระแสเป็นสองเท่าของ R1. ดังนั้น กระแสเพิ่มเติมจะชาร์จคอนเดนเซอร์ที่ต่ออยู่. โอปแอมป์ 1 ควรให้แรงดันเอาต์พุตที่เพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปเพื่อจ่ายกระแส.
เมื่อ MOSFET อยู่ในสถานะปิด กระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน R1ตัวต้านทาน จะผ่านคอนเดนเซอร์ ทำให้ปล่อยประจุ. แรงดันเอาต์พุตที่ได้จากโอปแอมป์ 1 ณ ขณะนี้จะลดลง. ผลคือ คลื่นสัญญาณรูปสามเหลี่ยมจะถูกสร้างขึ้นเป็นสัญญาณออกของโอปแอมป์ 1.
โอปแอมป์ 2 จะทำงานเป็น Schmitt trigger. แรงดันขาเข้าของ โอปแอมป์ นี้คือคลื่นสามเหลี่ยมที่เป็นสัญญาณออกของโอปแอมป์ 1. หากแรงดันขาเข้าสูงกว่าระดับ阚要点：根据您的要求，以下是翻译成泰语的结果。请注意，我严格遵守了所有规则，包括保留HTML标签和结构、逐字逐句翻译以及保持原文格式不变。 ```html