Voltیج کنٹرول شدہ آسیلیٹر | VCO

وولٹیج کنٹرول شدہ آسیلیٹر (VCO)، نام سے یہ واضح ہے کہ آسیلیٹر کا آؤٹ پٹ لمحائی فریکوئنسی ان پٹ وولٹیج سے کنٹرول ہوتی ہے۔ یہ ایک قسم کا آسیلیٹر ہے جو بڑے پیمانے پر (چند ہرٹز-سینچریز گیگا ہرٹز) آؤٹ پٹ سگنل کی فریکوئنسی تیار کر سکتا ہے جس پر دیا گیا ڈی سی وولٹیج کے مطابق۔

وولٹیج کنٹرول شدہ آسیلیٹر میں فریکوئنسی کنٹرول

کئی قسم کے VCOs عام طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ یہ RC آسیلیٹر یا ملٹی وبریٹر یا LC یا کریسٹل آسیلیٹر کی قسم کا ہو سکتا ہے۔ حالانکہ؛ اگر یہ RC آسیلیٹر کی قسم کا ہو، تو آؤٹ پٹ سگنل کی آسیلیشن فریکوئنسی کیپیسٹنس کے مخالف تناسب میں ہو گی۔

LC آسیلیٹر کی صورت میں، آؤٹ پٹ سگنل کی آسیلیشن فریکوئنسی ہو گی۔
تو، ہم کہہ سکتے ہیں کہ جب ان پٹ وولٹیج یا کنٹرول وولٹیج بڑھتی ہے، تو کیپیسٹنس کم ہوجاتی ہے۔ اس لیے، کنٹرول وولٹیج اور آسیلیشن کی فریکوئنسی سیدھے تناسب میں ہوتی ہیں۔ یعنی، جب ایک بڑھتا ہے، دوسری بھی بڑھتی ہے۔

اوپر کی تصویر میں وولٹیج کنٹرول شدہ آسیلیٹر کا بنیادی کام دکھایا گیا ہے۔ یہاں، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ نامی کنٹرول وولٹیج VC(nom) پر، آسیلیٹر اپنی فری رننگ یا عام فریکوئنسی fC(nom) پر کام کرتا ہے۔ جب کنٹرول وولٹیج نامی وولٹیج سے کم ہوتا ہے، تو فریکوئنسی بھی کم ہوجاتی ہے اور جب نامی کنٹرول وولٹیج بڑھتا ہے، تو فریکوئنسی بھی زیادہ ہوجاتی ہے۔ کیپیسٹنس کو متغیر کرنے کے لیے مختلف کیپیسٹنس کی حد میں دستیاب ویری اکٹر ڈائودز کا استعمال کیا جاتا ہے۔ کم فریکوئنسی آسیلیٹرز کے لیے، کیپیسٹرز کی چارجننگ ریٹ کو متغیر وولٹیج کو حاصل کرنے کے لیے وولٹیج کنٹرول شدہ کرنٹ سرس کے ذریعے تبدیل کیا جاتا ہے۔

وولٹیج کنٹرول شدہ آسیلیٹر کی قسمیں

VCOs کو آؤٹ پٹ ویو فارم کے بنیاد پر درج ذیل قسمیں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:

• ہارمونک آسیلیٹرز

• ریلیکشن آسیلیٹرز

ہارمونک آسیلیٹرز

ہارمونک آسیلیٹرز کی طرف سے تیار کردہ آؤٹ پٹ ویو فارم سنوسوئدل ہوتا ہے۔ اسے کئی بار لائنر وولٹیج کنٹرول شدہ آسیلیٹر کہا جاتا ہے۔ مثالیں LC اور کریسٹل آسیلیٹرز ہیں۔ یہاں، ویری اکٹر ڈائود کی کیپیسٹنس کو ڈائود کے اوپر موجود وولٹیج کے ذریعے بدل دیا جاتا ہے۔ اس سے LC سرکٹ کی کیپیسٹنس تبدیل ہوجاتی ہے۔ اس لیے، آؤٹ پٹ فریکوئنسی تبدیل ہوجاتی ہے۔ فوائد ہیں: پاور سپلائی، نوآئز اور ٹیمپریچر کے حوالے سے فریکوئنسی کی ثبات، فریکوئنسی کنٹرول کی صحت۔ اصل کمزوری یہ ہے کہ یہ قسم کے آسیلیٹرز آسانی سے مونولیتھک ICs پر لاگو نہیں کیے جا سکتے ہیں۔

ریلیکشن آسیلیٹرز

ہارمونک آسیلیٹرز کی طرف سے تیار کردہ آؤٹ پٹ ویو فارم ساوتھ ٹیتھ ہوتا ہے۔ یہ قسم کم کمپوننٹ کے ساتھ وسیع فریکوئنسی کا رنج فراہم کر سکتی ہے۔ عموماً یہ مونولیتھک ICs میں استعمال ہوتا ہے۔ ریلیکشن آسیلیٹرز کی نیچے دی گئی ٹاپولوجیاں ہو سکتی ہیں:

• ڈیلے بیسڈ رنگ VCOs

• گراؤنڈ کیپیسٹر VCOs

• ایمیٹر-کوپلڈ VCOs

یہاں؛ ڈیلے بیسڈ رنگ VCOs میں گین سٹیجز کو رنگ کی شکل میں ملا دیا جاتا ہے۔ نام سے ظاہر ہے، فریکوئنسی ہر سٹیج میں ڈیلے کے مطابق ہوتی ہے۔ دوسری اور تیسری قسم کے VCOs تقریباً ایک جیسے کام کرتے ہیں۔ ہر سٹیج میں لیا گیا وقت کیپیسٹر کے چارجنگ اور ڈیچارجنگ کے وقت کے ساتھ ساتھ ہوتا ہے۔

وولٹیج کنٹرول شدہ آسیلیٹر (VCO) کا کام کرنے کا معاہدہ

VCO سرکٹس کو کئی وولٹیج کنٹرول الیکٹرانک کمپوننٹس کے ذریعے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے جیسے کہ ویری اکٹر ڈائودز، ٹرانزسٹرز، آپ-ایمپس وغیرہ۔ یہاں، ہم آپ-ایمپس کا استعمال کرتے ہوئے VCO کے کام کے بارے میں بات کریں گے۔ سرکٹ ڈائریگرام نیچے دکھایا گیا ہے۔
اس VCO کا آؤٹ پٹ ویو فارم سکوئر ویو ہوگا۔ جیسا کہ ہم جانتے ہیں کہ آؤٹ پٹ فریکوئنسی کنٹرول وولٹیج کے متعلق ہے۔ اس سرکٹ میں پہلا آپ-ایمپ ایک انٹیگریٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ وولٹیج ڈوائیڈر کی ترتیب یہاں استعمال کی گئی ہے۔ اس کی وجہ سے، جو کنٹرول وولٹیج ان پٹ کے طور پر دی گئی ہے، اس کا نصف آپ-ایمپ 1 کے پوزیٹیو ٹرمینل کو دیا جاتا ہے۔ اسی سطح کی وولٹیج منفی ٹرمینل پر برقرار رکھی جاتی ہے۔ یہ R1 ریزسٹر پر وولٹیج ڈروب کو کنٹرول وولٹیج کے نصف کے طور پر برقرار رکھنے کے لیے ہے۔
جب MOSFET آن کی حالت میں ہوتا ہے، تو R1 ریزسٹر سے بہنے والی کرنٹ MOSFET کے ذریعے گزر جاتی ہے۔ R2 کی کیپیسٹنس کا نصف، اتنی ہی وولٹیج ڈروب اور دوگنا کرنٹ R1 کے ہوتا ہے۔ تو، اضافی کرنٹ کنیکٹڈ کیپیسٹر کو چارجن کرتی ہے۔ آپ-ایمپ 1 کو یہ کرنٹ فراہم کرنے کے لیے ایک کثیر واردہ آؤٹ پٹ وولٹیج فراہم کرنا چاہئے۔
جب MOSFET آف کی حالت میں ہوتا ہے، تو R1 ریزسٹر سے بہنے والی کرنٹ کیپیسٹر کے ذریعے ڈیچارجن ہوتی ہے۔ آپ-ایمپ 1 سے اس وقت حاصل ہونے والی آؤٹ پٹ وولٹیج گرنے لگتی ہے۔ اس کے نتیجے میں، آپ-ایمپ 1 کے آؤٹ پٹ میں ایک مثلثی ویو فارم پیدا ہوتا ہے۔
آپ-ایمپ 2 کا کام Schmitt ٹریگر کے طور پر ہوتا ہے۔ اس آپ-ایمپ کا ان پٹ آپ-ایمپ 1 کا آؤٹ پٹ جو مثلثی ویو ہوتا ہے۔ اگر ان پٹ وولٹیج تھریشہڈ سطح سے زیادہ ہوتی ہے، تو آپ-ایمپ 2 سے آؤٹ پٹ VCC ہوگا۔ اگر ان پٹ وولٹیج تھریشہڈ سطح سے کم ہوتی ہے، تو آپ-ایمپ 2 سے آؤٹ پٹ صفر ہوگا۔ اس لیے، آپ-ایمپ 2 کا آؤٹ پٹ سکوئر ویو ہوگا۔
VCO کی مثال LM566 IC یا IC 566 ہے۔ یہ حقیقت میں ایک 8 پین آئی سی ہے جو دوگنا آؤٹ پٹ-سکوئر ویو اور مثلثی ویو فراہم کر سکتا ہے۔ اندر کا سرکٹ نیچے دکھایا گیا ہے۔

اینعام