Sprieguma kontrolēts oscilators (vco)

Lielākā daļa plaša patēriņa elektronisko ierīču, kas atrodas mums apkārt, piemēram, mobilie tālruņi, TV, radio, Mp3 atskaņotāji utt., Ir digitālās un analogās elektronikas kombinācija. Visur, kur ir bezvadu pārraide / uztveršana vai audio signāli ir iesaistīti elektroniskā projektēšanā, mums būs nepieciešami periodiski svārstīgi elektroniski signāli, kurus šie signāli sauc par oscilējošiem signāliem, un tie ir ļoti noderīgi bezvadu pārraidei vai ar laiku saistītu darbību veikšanai.

Oscilatoru elektronikā parasti attiecas uz ķēdi, kas spēj radīt viļņu forma. Šī viļņu forma var būt vai nu sinusa, trīsstūra vai pat zāģa zoba tipa. Dažas no visbiežāk sastopamajām oscilatoru ķēdēm ir LC ķēde, tvertnes ķēde utt. Sprieguma kontrolēts oscilatorsir oscilators, kas rada svārstīgus signālus (viļņu formas) ar mainīgu frekvenci. Šīs viļņu formas biežums tiek mainīts, mainot ievades sprieguma lielumu. Pagaidām jūs varat iedomāties sprieguma kontrolētu oscilatoru (VCO) kā melnu lodziņu, kas uzņem mainīga lieluma spriegumu un rada mainīgas frekvences izejas signālu, un izejas signāla frekvence ir tieši proporcionāla ieejas sprieguma lielumam.. Šajā apmācībā mēs uzzināsim vairāk par šo melno lodziņu un to, kā to izmantot mūsu dizainā.

Darba princips

Dažādās lietojumprogrammās tiek izmantoti daudzi VCO ķēžu veidi, taču tos var plaši iedalīt divos veidos, pamatojoties uz to izejas spriegumu.

Harmoniskie oscilatori: ja oscilatora izejas viļņu forma ir sinusoidāla, to sauc par harmoniskajiem oscilatoriem. Šajā kategorijā ietilpst RC, LC un Tank ķēdes. Šāda veida oscilatorus ir grūtāk īstenot, taču tie ir labāki nekā relaksācijas oscilatori. Harmoniskos oscilatorus sauc arī par lineāru sprieguma kontrolētu oscilatoru.

Relaksācijas oscilators: ja oscilatora izejas viļņa forma ir zāģa vai trīsstūra formā, oscilatoru sauc par relaksācijas oscilatoru. Tās ir salīdzinoši viegli īstenojamas un tāpēc visplašāk izmantojamās. Relaksācijas oscilatoru var turpmāk klasificēt kā

• Emitera savienots sprieguma kontrolēts oscilators
• Zemēta kondensatora sprieguma kontrolēts oscilators
• Aizkave balstīta gredzena sprieguma kontrolēts oscilators

Sprieguma kontrolēts oscilators - praktisks pielietojums

Kā minēts iepriekš, VCO var vienkārši konstruēt, izmantojot RC vai LC pāri, taču reālajā pasaulē neviens to īsti nedara. Ir dažas īpašas IC, kas spēj radīt svārstības, pamatojoties uz ieejas spriegumu. Viens no šādiem bieži izmantotajiem IC ir LM566 no nacionālā pusvadītāja.

Šis IC spēj radīt gan trīsstūrveida, gan kvadrātveida viļņus, un šī viļņa nominālo frekvenci var iestatīt, izmantojot ārējo un kondensatoru, un rezistoru. Vēlāk šo frekvenci var mainīt arī reāllaikā, pamatojoties uz tai piegādāto ieejas spriegumu.

Pin diagramma LM566 IC ir parādīts zemāk

IC var darbināt vai nu no viena barošanas avota, vai arī no dubultās barošanas sliedes ar darba spriegumu līdz 24 V. 3. un 4. tapas ir izejas tapas, kas mums attiecīgi dod kvadrātveida un trīsstūra viļņus. Nominālo frekvenci var iestatīt, savienojot pareizo kondensatora un rezistora vērtību ar tapām 7 un 6.

Šīs formulas, lai aprēķinātu vērtību, R un C, kas pamatojas uz izejas frekvenci (Fo) aprēķina pēc formulām

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

Kur, Vss ir barošanas spriegums (šeit 12 V) un Vc ir vadības spriegums, kas tiek piemērots 5. tapai, pamatojoties uz kura lielumu tiek kontrolēta izejas frekvence. (Šeit mēs esam izveidojuši potenciālu dalītāju, izmantojot 1,5 k un 10 k rezistoru, lai piegādātu nemainīgu spriegumu 5. tapai). LM566 shēmas shēmas paraugs ir parādīts zemāk

Praktiskos gadījumos 1,5k un 10k rezistorus var neņemt vērā, un vadības spriegumu var tieši piegādāt 5. kontaktam. Jūs varat arī mainīt Ro un Co vērtību, pamatojoties uz nepieciešamo izejas frekvences diapazonu. Skatiet arī datu lapu, lai pārbaudītu, cik lineāri mainās izejas frekvence attiecībā pret ieejas vadības spriegumu. Izejas frekvences vērtību var regulēt, izmantojot vadības spriegumu (5. tapā) ar attiecību 10: 1, kas mums palīdz nodrošināt plašu vadības diapazonu.

Sprieguma kontrolējamo oscilatoru (VCO) pielietojums

• Frekvences maiņas taustiņu ievadīšana
• Frekvences identifikatori
• Tastatūras signālu atpazītāji
• Pulksteņu / signālu / funkciju ģeneratori
• Izmanto, lai izveidotu fāzes bloķētas cilpas.

Sprieguma kontrolēts oscilators ir galvenais funkciju bloks fāzes bloķētas cilpas sistēmā. Tāpēc ļaujiet mums saprast arī par fāzes bloķēto cilpu, kāpēc tas ir svarīgi un ko VCO dara fāzes bloķētās cilpas iekšpusē.

Kas ir fāzes bloķēta cilpa (PLL)?

Fāzes bloķētā cilpa, saukta arī par PPL, ir vadības sistēma, bet galvenokārt sastāv no trim svarīgiem blokiem. Tie ir fāzes detektors, zemfrekvences filtrs un sprieguma kontrolēts oscilators. Šie trīs kopā veido vadības sistēmu, kas pastāvīgi pielāgo izejas signāla frekvenci, pamatojoties uz ieejas signāla frekvenci. PLL blokshēma ir parādīta zemāk

PLL sistēmu izmanto, ja no nestabila frekvences signāla (f _IN) jāiegūst augsta stabila frekvence (f _OUT). PLL ķēdes galvenā funkcija ir radīt izejas signālu ar tādu pašu ieejas signāla frekvenci. Tas ir ļoti svarīgi bezvadu lietojumprogrammās, piemēram, maršrutētājos, RF pārraides sistēmās, mobilajos tīklos utt.

Fāzes detektors salīdzina ieejas frekvenci (f _IN) ar izejas frekvenci (f _OUT), izmantojot paredzēto atgriezeniskās saites ceļu. Šo divu signālu starpība tiek salīdzināta un norādīta sprieguma vērtības izteiksmē, un to sauc par kļūdas sprieguma signālu. Šim sprieguma signālam būs pievienots arī augsts frekvences troksnis, kuru var filtrēt, izmantojot zemas caurlaidības filtru. Tad šis sprieguma signāls tiek piegādāts VCO, kas, kā mēs jau zinām, izejas frekvenci maina, pamatojoties uz sniegto sprieguma signālu (vadības spriegumu).

PLL - praktisks pielietojums

Viens no parasti izmantotajiem PLL agregātu IC ir LM567. Tas ir toņu dekodētāja IC, kas nozīmē, ka tas pieskaras konkrētam lietotāja konfigurētam toņa tipam 3. tapā, ja šis signāls ir saņemts, tas savieno izeju (8. kontakts) ar zemi. Tātad, lai klausītos visu frekvencē pieejamo skaņu, un turpina salīdzināt šo skaņas signālu frekvenci ar iepriekš iestatītu frekvenci, izmantojot PLL tehniku. Kad frekvences sakrīt ar izejas tapu, tā izrādījās zema. LM567 IC tapa ir parādīta zemāk, ķēde ir ļoti jutīga pret troksni, tāpēc nebrīnieties, ja nevarat panākt, lai šis IC darbotos uz maizes dēļa.

Kā parādīts tapā, IC sastāv no I un Q fāzes detektora ķēdes tā iekšpusē. Šie fāzes detektori pārbauda atšķirību starp iestatīto frekvenci un ienākošo frekvences signālu. Lai iestatītu šīs iestatītās frekvences vērtību, tiek izmantoti ārējie komponenti. IC arī sastāv no filtra ķēdes, kas filtrētu neparastus komutācijas troksni, bet tas prasa ārēju kondensators savienots pin 1. 2 ^nd pin tiek izmantota, lai noteiktu joslas platumu no IC, lielāku kapacitāti mazāka būs joslas platumu. 5. un 6. tapas tiek izmantotas, lai iestatītu iestatītās frekvences vērtību. Šo frekvences vērtību var aprēķināt, izmantojot šādas formulas

LM567 IC pamata shēma ir parādīta zemāk.

Ieejas signāls, kura frekvence ir jāsalīdzina, tiek nodots tapai 3 caur filtrēšanas kondensatoru, kura vērtība ir 0,01 uF. Šo frekvenci salīdzina ar iestatīto frekvenci. Frekvence tiek iestatīta, izmantojot 2.4k rezistoru (R1) un 0.0033 kondensatoru (C1), šīs vērtības var aprēķināt atbilstoši jūsu iestatītajai frekvencei, izmantojot iepriekš apspriestās formulas.

Kad ieejas frekvence ir saskaņota ar iestatīto frekvenci, izejas tapa (8. kontakts) tiks iezemēta. Ja citādi šī tapa paliks augsta. Šeit mēs izmantojām rezistoru (R _L) kā slodzi, bet parasti tas būs Led vai skaņas signāls, kā to prasa dizains. Tādējādi LM567 izmanto VCO spēju salīdzināt frekvences, kas ir ļoti noderīgi ar audio / bezvadu saistītās lietojumprogrammās.

Ceru, ka tagad jums ir laba ideja par VCO, ja jums ir šaubas, ievietojiet tos komentāru sadaļā vai izmantojiet forumus.

Pārbaudiet arī:

• RC fāzes maiņas oscilators
• Veina tilta oscilators
• Kvarca kristāla oscilators