Oscilador na Nakokontrol ng Voltaje | VCO

Electrical4u

Larangan: Pangunahing Elektrikal

China

Ano ang Voltage Controlled Oscillator

Voltage controlled oscillator (VCO), mula sa pangalan mismo nito, malinaw na ang output instantaneous frequency ng oscillator ay kontrolado ng input voltage. Ito ay isang uri ng oscillator na maaaring lumikha ng output signal frequency sa isang malaking saklaw (ilang Hertz-hundreds of Giga Hertz) depende sa input DC voltage na ibinibigay dito.

Kontrol ng Frequency sa Voltage Controlled Oscillator

Maraming anyo ng VCOs ang karaniwang ginagamit. Maaari itong maging RC oscillator o multi vibrator type o LC o crystal oscillator type. Gayunpaman; kung ito ay ng RC oscillator type, ang oscillation frequency ng output signal ay magiging inversely proportional sa capacitance bilang

Sa kaso ng LC oscillator, ang oscillation frequency ng output signal ay magiging
Kaya, maaari nating sabihin na habang tumaas ang input voltage o control voltage, ang capacitance ay bumababa. Dahil dito, ang control voltage at frequency ng oscillations ay direktang proportional. Ibig sabihin, kapag tumaas ang isa, ang isa pa rin ay tataas.
voltage controlled oscillator

Ang larawan sa itaas ay kumakatawan sa basic working ng voltage controlled oscillator. Dito, makikita natin na sa nominal control voltage na kinakatawan ng VC(nom), ang oscillator ay gumagana sa kanyang free running o normal frequency, fC(nom). Habang bumababa ang control voltage mula sa nominal voltage, ang frequency ay bumababa din at habang tumaas ang nominal control voltage, ang frequency ay tataas din.
Ang varactors diodes na variable capacitance diodes (available in different capacitance range) ang ipinapatupad para makakuha ng variable voltage na ito. Para sa low frequency oscillators, ang charging rate ng capacitors ay binabago gamit ang voltage controlled current source upang makakuha ng variable voltage.

Mga Uri ng Voltage Controlled Oscillator

Ang mga VCOs ay maaaring ikategorya batay sa output waveform:

Harmonic Oscillators
Relaxation Oscillators

Harmonic Oscillators

Ang output waveform na nililikha ng harmonic oscillators ay sinusoidal. Ito ay maaaring tinatawag na linear voltage controlled oscillator. Ang mga halimbawa ay LC at Crystal oscillators. Dito, ang capacitance ng varactor diode ay binabago ng voltage na nasa diode. Ito ay nagbabago ng capacitance ng LC circuit. Dahil dito, ang output frequency ay magbabago. Ang mga benepisyo ay kasama ang frequency stability sa reference ng power supply, noise at temperature, Accuracy sa control ng frequency. Ang pangunahing hadlang ay hindi maaaring mapabilis na ipatupad ang mga oscillator na ito sa monolithic ICs.

Relaxation Oscillators

Ang output waveform na nililikha ng harmonic oscillators ay saw tooth. Ang uri na ito ay maaaring magbigay ng malaking saklaw ng frequency gamit ang mas kaunting komponente. Karaniwang ito ay ginagamit sa monolithic ICs. Ang relaxation oscillators ay maaaring mayroon ang sumusunod na topologies:

Delay-based ring VCOs
Grounded capacitor VCOs
Emitter-Coupled VCOs

Dito, sa delay-based ring VCOs, ang mga gain stages ay nakakabit sa isang ring form. T tulad ng pangalan, ang frequency ay nauugnay sa delay sa bawat stage. Ang ikalawang at ikatlong tipo ng VCOs ay halos parehong nagtratrabaho. Ang oras na kinakailangan sa bawat stage ay direktang nauugnay sa charging at discharging time ng capacitor.

Pangunahing Pagsasagawa ng Voltage Controlled Oscillator (VCO)

VCO circuits maaaring disenyan gamit ang maraming voltage control electronic components tulad ng varactor diodes, transistors, Op-amps etc. Dito, sasagutin natin ang pagsasagawa ng isang VCO gamit ang Op-amps. Ang circuit diagram ay ipinapakita sa ibaba.
pangunahing pagsasagawa ng voltage controlled oscillator
Ang output waveform ng VCO na ito ay square wave. Alamin natin na ang output frequency ay nauugnay sa control voltage. Sa circuit na ito, ang unang Op-amp ay gagana bilang isang integrator. Ang voltage divider arrangement ay ipinapatupad dito. Dahil dito, ang kalahati ng control voltage na ibinibigay bilang input ay ibinibigay sa positive terminal ng Op-amp 1. Ang parehong antas ng voltage ay pinanatili sa negative terminal. Ito ay upang panatilihin ang voltage drop sa resistor, R1 bilang kalahati ng control voltage.
Kapag ang MOSFET ay nasa on condition, ang current na dumadaloy mula sa R1 resistor ay dumadaan sa MOSFET. Ang R2 ay may kalahati ng resistance, parehong voltage drop at dalawang beses ang current kumpara sa R1. Kaya, ang extra current ay naglalagay ng connected capacitor. Ang Op-amp 1 ay dapat magbigay ng gradually increasing output voltage upang maipagbigay ang current na ito.
Kapag ang MOSFET ay nasa off condition, ang current na dumadaloy mula sa R1resistor ay dumadaan sa capacitor, get discharged. Ang output voltage na nakuha mula sa Op-amp 1 sa oras na ito ay bababa. Bilang resulta, ang triangular waveform ay nililikha bilang output ng Op-amp 1.
Ang Op-amp 2 ay gagana bilang Schmitt trigger. Ang input sa Op-amp na ito ay triangular wave na output ng Op-amp 1. Kung ang input voltage ay mas mataas kaysa sa threshold level, ang output mula sa Op-amp 2 ay VCC. Kung ang input voltage ay mas mababa kaysa sa threshold level, ang output mula sa Op-amp 2 ay zero. Kaya, ang output ng Op-amp 2 ay square wave.
Halimbawa ng VCO ay LM566 IC o IC 566. Ito ay talagang 8 pin integrated circuit na maaaring lumikha ng double outputs-square wave at triangular wave. Ang internal circuit ay ipinapakita sa ibaba.