Gerilim Kontrollü Osilatör | VCO

Napalmalı dalga üreticisi (VCO), adından da anlaşılacağı gibi, dalga üreticisinin anlık çıkış frekansı, girdi gerilimi ile kontrol edilir. Bu, verilen giriş DC gerilimine bağlı olarak geniş bir frekans aralığındaki (birkaç Hertz'dan yüzlerce Giga Hertz'e kadar) çıkış sinyal frekansı üretebilen bir tür dalga üreticisidir.

Napalmalı Dalga Üreticisinde Frekans Kontrolü

Çeşitli türde VCO genellikle kullanılır. RC dalga üreticisi veya çoklu titreşen tipi veya LC veya kristal dalga üreticisi tipi olabilir. Ancak; eğer RC dalga üreticisi tipindeyse, çıkış sinyalinin titreşim frekansı, kapasitansa ters orantılı olacaktır.

LC dalga üreticisi durumunda, çıkış sinyalinin titreşim frekansı,
Yani, giriş gerilimi veya kontrol geriliminin artmasıyla birlikte kapasitans azalır. Bu nedenle, kontrol gerilimi ve titreşim frekansı doğrudan orantılıdır. Yani, biri arttığında diğeri de artar.

Üstteki şekil, napalmalı dalga üreticisinin temel çalışma prensibini göstermektedir. Burada, nominal kontrol gerilimi VC(nom) ile temsil edildiğinde, dalga üreticisi serbest çalıştığı veya normal frekansında, fC(nom) çalışır. Nominal gerilimden itibaren kontrol geriliminin azalmasıyla birlikte frekans da azalır ve nominal kontrol geriliminin artmasıyla birlikte frekans da artar.
Farklı kapasitans aralıklarında bulunan değişken kapasitanslı diyotlar olan varaktör diyotları bu değişken gerilim için uygulanır. Düşük frekanslı dalga üreticileri için, kapasitörlerin şarj hızı, değişken gerilim elde etmek için gerilim kontrollü akım kaynağı kullanılarak değiştirilir.

Napalmalı Dalga Üreticilerinin Türleri

VCO'lar, çıkış dalga formuna göre kategorize edilebilir:

• Armonik Dalga Üreticileri

• Rahatlama Dalga Üreticileri

Armonik Dalga Üreticileri

Armonik dalga üreticileri tarafından üretilen çıkış dalga formu sinusoidaldir. Buna genellikle doğrusal napalmalı dalga üreticisi denir. Örnekler arasında LC ve kristal dalga üreticileri bulunmaktadır. Burada, varaktör diyodunun kapasitansı, diyotun üzerinden geçen gerilim ile değiştirilir. Bu, LC devresinin kapasitansını değiştirir. Bu nedenle, çıkış frekansı değişecektir. Avantajları, güç kaynağına, gürültüye ve sıcaklıkta referans alınarak frekans istikrarıdır, frekans kontrolündeki hassasiyet, ana dezavantajı ise bu tür dalga üreticilerinin monolitik IC'ler üzerinde kolayca uygulanamamasıdır.

Rahatlama Dalga Üreticileri

Armonik dalga üreticileri tarafından üretilen çıkış dalga formu testere dişi şeklindedir. Bu tür, daha az bileşen sayısına sahip olacak şekilde geniş bir frekans aralığı sağlayabilir. Özellikle monolitik IC'lerde kullanılabilir. Rahatlama dalga üreticileri aşağıdaki topolojiye sahip olabilir:

• Gecikme tabanlı halka VCO'lar

• Topraklanmış kapasitörlü VCO'lar

• Emiter-bağlı VCO'lar

Burada, gecikme tabanlı halka VCO'larında kazancı sağlayan aşamalar bir halka şeklinde birleştirilir. İsminden de anlaşılacağı üzere, frekans her bir aşamadaki gecikmeye bağlıdır. İkinci ve üçüncü tür VCO'lar neredeyse aynı şekilde çalışır. Her aşamada geçen süre, kapasitörün şarj ve boşaltma süresine doğrudan ilişkilidir.

Napalmalı Dalga Üreticisi (VCO) Çalışma Prensibi

VCO devreleri, varaktör diyotları, transistörler, Op-amplifikatörler gibi birçok gerilim kontrolü elektronik bileşeni kullanılarak tasarlanabilir. Burada, Op-amplifikatörler kullanılarak çalışan bir VCO'nun çalışma prensibini tartışacağız. Devre şeması aşağıda gösterilmiştir.

Bu VCO'nun çıkış dalga formu kare dalga olacaktır. Çıkış frekansının kontrol gerilimine bağlı olduğunu biliyoruz. Bu devrede ilk Op-amplifikatör entegre edici olarak işlev görür. gerilim bölücü düzeni burada uygulanmıştır. Bu nedenle, girdi olarak verilen kontrol geriliminin yarısı, Op-amplifikatör 1'in pozitif terminaline verilir. Aynı düzeyde gerilim, negatif terminalde tutulur. Bu, R1 direnci boyunca gerilim düşümünü kontrol geriliminin yarısı seviyesinde tutmak içindir.
MOSFET açık olduğunda, R1 direncinden geçen akım, MOSFET'ten geçer. R2'nin yarısı direnç, aynı gerilim düşümü ve iki katı akımı R1'e sahiptir. Bu nedenle, fazladan akım, bağlanan kapasitörü şarj eder. Op-amplifikatör 1, bu akımı sağlamak için gradyanlı bir çıkış gerilimi sağlamalıdır.
MOSFET kapalı olduğunda, R1 direncinden geçen akım, kapasitörden geçerek boşalır. Bu zaman diliminde Op-amplifikatör 1'den elde edilen çıkış gerilimi düşecektir. Sonuç olarak, Op-amplifikatör 1'in çıkışında üçgen dalga oluşur.
Op-amplifikatör 2, Schmitt tetikleyici olarak çalışır. Bu Op-amplifikatöre giren sinyal, Op-amplifikatör 1'in çıkışı olan üçgen dalga olacaktır. Eğer giriş gerilimi eşik seviyesinden yüksekse, Op-amplifikatör 2'nin çıkışı VCC olacaktır. Eğer giriş gerilimi eşik seviyesinden düşükse, Op-amplifikatör 2'nin çıkışı sıfır olacaktır. Bu nedenle, Op-amplifikatör 2'nin çıkışı kare dalga olacaktır.
VCO'nun bir örneği LM566 IC veya IC 566'dır. Aslında, bu, kare dalga ve üçgen dalga çıkışı üretebilen sekiz pinli bir entegre devredir. İç devre aşağıda gösterilmiştir.

Napalmalı Dalga Üreticilerinin Uygulamaları

Bahşiş