Spenningsstyrt oscillator (VCO)

De fleste forbrukerelektroniske enheter rundt oss som mobiltelefoner, TV, radio, mp3-spillere osv. Er en kombinasjon av digital og analog elektronikk. Uansett hvor det er trådløs overføring / mottak eller lydsignaler er involvert i en elektronisk design der, trenger vi periodiske oscillerende elektroniske signaler. Disse signalene kalles for oscillerende signaler og er veldig nyttige i trådløs overføring eller for å utføre tidsrelaterte operasjoner.

En oscillator i elektronikk refererer vanligvis til en krets som er i stand til å produsere bølgeformer. Denne bølgeformen kan enten være av sinus, trekant eller til og med en sagtype. Noen av de vanligste oscillatorkretsene er LC-krets, tankkrets osv. En spenningsstyrt oscillatorer en oscillator som produserer oscillerende signaler (bølgeformer) med variabel frekvens. Frekvensen til denne bølgeformen varieres ved å variere størrelsen på inngangsspenningen. For nå kan du forestille deg at en spenningsstyrt oscillator (VCO) er en svart boks som tar inn spenning med variabel størrelse og produserer et utgangssignal med variabel frekvens, og frekvensen til utgangssignalet er direkte proporsjonalt med størrelsen på inngangsspenningen.. Vi vil lære mer om denne svarte boksen og hvordan du bruker en i designene våre i denne opplæringen.

Arbeidsprinsipp for

Det er mange typer VCO-kretser som brukes i forskjellige applikasjoner, men de kan i stor grad klassifiseres i to typer basert på utgangsspenningen.

Harmoniske oscillatorer: Hvis oscillatorens utgangsform er sinusformet, kalles den som harmoniske oscillatorer. RC, LC-kretser og Tank-kretser faller inn i denne kategorien. Disse typer oscillatorer er vanskeligere å implementere, men de gir bedre stabilitet enn Relaxation Oscillator. Harmoniske oscillatorer kalles også lineær spenningsstyrt oscillator.

Avspenningsoscillator: Hvis oscillatorens utgangsform er i sagtann eller trekantet form, kalles oscillatoren som Relaxation Oscillator. Disse er relativt enkle å implementere og er derfor mest brukt. Avslapningsoscillator kan videre klassifiseres som

• Emitter koblet spenningsstyrt oscillator
• Jordet kondensator Spenningsstyrt oscillator
• Forsinkelsesbasert ring Spenningsstyrt oscillator

Spenningsstyrt oscillator - praktisk anvendelse

Som tidligere nevnt kan VCO bare konstrueres ved hjelp av RC- eller LC-par, men i virkelighetsapplikasjonen gjør ingen det virkelig. Det er noen dedikert IC som har muligheten til å generere svingninger basert på inngangsspenningen. En slik vanlig brukt IC er LM566 fra nasjonal halvleder.

Denne IC er i stand til å generere både trekantet og firkantet bølge, og den nominelle frekvensen til denne bølgen kan stilles inn ved hjelp av en ekstern og kondensator og en motstand. Senere kan denne frekvensen også varieres i sanntid basert på inngangsspenningen som tilføres den.

Den tapp diagram av LM566 IC er vist nedenfor

IC kan betjenes enten fra en enkelt forsyning eller fra en dobbel forsyningsskinne med en driftsspenning opptil 24V. Pinnene 3 og 4 er utgangspinnene som gir oss henholdsvis firkantbølgen og trekantbølgen. Den nominelle frekvensen kan stilles inn ved å koble riktig verdi av kondensator og motstand til pinnene 7 og 6.

De formler for å beregne verdien av R og C basert på utgangsfrekvensen (Fo) er gitt ved formlene

Fo = 2,4 (Vss - Vc) / Ro + Co + Vss

Hvor, Vss er forsyningsspenningen (her 12V) og Vc er styrespenningen som påføres pin 5 basert på hvis størrelse utgangsfrekvensen styres. (Her har vi dannet en potensiell skillelinje ved hjelp av 1,5k og 10k motstand for å levere en konstant spenning til pin 5). Et eksempel kretsskjema for LM566 er vist nedenfor

I praktiske anvendelser kan motstandene 1.5k og 10k ignoreres, og styrespenningen kan leveres direkte til pin 5. Du kan også endre verdien på Ro og Co basert på ønsket utgangsfrekvensområde. Se også databladet for å sjekke hvor lineær utgangsfrekvensen varierer med hensyn til inngangskontrollspenningen. Verdien på utgangsfrekvensen kan justeres ved hjelp av kontrollspenningen (på pin 5) med et forhold på 10: 1, som hjelper oss med å tilby et bredt spekter av kontroll.

Anvendelser av spenningsstyrte oscillatorer (VCO)

• Frekvensskifttasting
• Frekvensidentifikatorer
• Tastaturgjenkjennere
• Klokke / signal / funksjonsgeneratorer
• Brukes til å bygge faselåste sløyfer.

Den spenningsstyrte oscillatoren er hovedfunksjonsblokken i et faselåst sløyfesystem. Så la oss også forstå om faselåst sløyfe, hvorfor det er viktig og hva en VCO gjør inne i en faselåst sløyfe.

Hva er en Phase Locked Loop (PLL)?

Phase Locked Loop også referert til som PPL, er et kontrollsystem mens det hovedsakelig består av tre viktige blokker. De er fasedetektor, lavpassfilter og spenningsstyrt oscillator. Sammen danner disse tre et styringssystem som konstant justerer frekvensen til utgangssignalet basert på frekvensen til inngangssignalet. Blokkdiagrammet til en PLL er vist nedenfor

PLL-systemet brukes i applikasjoner der en høy stabil frekvens (f _OUT) må oppnås fra et ustabilt frekvenssignal (f _IN). Hovedfunksjonen til en PLL-krets er å produsere utgangssignalet med samme frekvens som inngangssignalet. Dette er veldig viktig i trådløse applikasjoner som rutere, RF-overføringssystemer, mobilnettverk etc.

Fasedetektoren sammenligner inngangsfrekvensen (f _IN) med utgangsfrekvensen (f _OUT) ved hjelp av tilbakemeldingsbanen. Forskjellen i disse to signalene blir sammenlignet og gitt i form av en spenningsverdi, og blir referert til som Feilspenningssignal. Dette spenningssignalet vil også ha noe høyfrekvent støy kombinert med det, som kan filtreres ved hjelp av et lavpassfilter. Deretter blir dette spenningssignalet levert til en VCO som, som vi allerede vet, varierer utgangsfrekvensen basert på det tilførte spenningssignalet (styrespenningen).

PLL - Praktisk anvendelse

En av de mest brukte PLL-implementerings- ICene er LM567. Det er en tonedekoder IC, noe som betyr at den lytter til en bestemt brukerkonfigurert type tone på pin 3 hvis den tonen mottas, kobler den utgangen (pin 8) til bakken. Så i utgangspunktet å lytte til all lyden som er tilgjengelig i frekvensen, og fortsetter å sammenligne frekvensen til disse lydsignalene med en forhåndsinnstilt frekvens ved hjelp av PLL-teknikken. Når frekvensene samsvarer med utgangspinnen, ble den lav. Pinnen til LM567 IC er vist nedenfor, kretsen er svært utsatt for støy, så vær ikke overrasket hvis du ikke kan få denne ICen til å fungere på et brødbrett.

Som vist i pinnen ut, består IC av en I- og Q-fasedetektorkrets inni den. Denne fasedetektorene kontrollerer forskjellen mellom innstilt frekvens og innkommende frekvenssignal. Eksterne komponenter brukes til å stille inn verdien på denne innstilte frekvensen. IC består også av en filterkrets som vil filtrere den uberegnelige svitsjestøyen, men den krever en ekstern kondensator koblet til pinne 1. Den ^andre pinnen brukes til å stille inn båndbredden til IC, jo høyere kapasitans vil lavere båndbredden være. Pinnene 5 og 6 brukes til å stille inn verdien av innstilt frekvens. Denne frekvensverdien kan beregnes ved å bruke formlene nedenfor

Grunnkretsen for LM567 IC er vist nedenfor.

Inngangssignalet hvis frekvens må sammenlignes, blir gitt til pinnen 3 gjennom en filtreringskondensator med verdi 0.01uF. Denne frekvensen sammenlignes med den innstilte frekvensen. Frekvensen stilles inn ved hjelp av 2,4k motstand (R1) og 0,0033 kondensator (C1), disse verdiene kan beregnes i henhold til din innstilte frekvens ved hjelp av de ovenfor diskuterte formlene.

Når inngangsfrekvensen samsvarer med den innstilte frekvensen, vil utgangsstiften (pin 8) være jordet. Hvis ikke, vil denne pinnen forbli høy. Her har vi brukt en motstand (R _L) som belastning, men normalt vil det være en LED, eller en summer som designet krever. Dermed bruker LM567 muligheten til VCO til å sammenligne frekvenser, noe som er veldig nyttig i lyd / trådløse applikasjoner.

Håper du har en god idé om VCO nå, hvis du er i tvil om å legge dem inn på kommentarseksjonen eller bruke forumene.

Sjekk også:

• RC Phase Shift Oscillator
• Wein Bridge Oscillator
• Kvarts krystalloscillator