Oscilator pod naponom (vco)

Većina potrošačkih elektroničkih uređaja oko nas poput mobilnih telefona, TV-a, radija, MP3 uređaja itd. Kombinacija je digitalne i analogne elektronike. Gdje god postoji bežični prijenos / prijem ili su audio signali uključeni u elektronički dizajn, trebat će nam periodični oscilirajući elektronički signali koji se nazivaju Oscilirajućim signalima i vrlo su korisni u bežičnom prijenosu ili za obavljanje operacija povezanih s vremenom.

Oscilator u elektronici općenito se odnosi na sklop koji je u stanju proizvesti valni oblik. Ovaj valni oblik može biti sinusa, trokuta ili čak vrste zuba pile. Neki od najčešćih krugova oscilatora su LC krug, krug spremnika itd. Oscilator kontroliran naponomje oscilator koji proizvodi oscilirajuće signale (valne oblike) s promjenjivom frekvencijom. Frekvencija ovog valnog oblika varira varirajući veličinu ulaznog napona. Za sada možete zamisliti da je oscilator vođenog naponom (VCO) crna kutija koja uzima napon promjenljive veličine i proizvodi izlazni signal promjenljive frekvencije, a frekvencija izlaznog signala izravno je proporcionalna veličini ulaznog napona. U ovom uputstvu naučit ćemo više o ovoj crnoj kutiji i kako je koristiti u našim dizajnom.

Načelo rada

Postoji mnogo vrsta VCO sklopova koji se koriste u različitim primjenama, ali se mogu široko klasificirati u dvije vrste na temelju njihovog izlaznog napona.

Harmonski oscilatori: Ako je izlazni valni oblik oscilatora sinusoidalan, tada se naziva harmoničnim oscilatorima. RC, LC krugovi i krugovi spremnika spadaju u ovu kategoriju. Te je vrste oscilatora teže primijeniti, ali imaju bolju stabilnost od relaksacijskog oscilatora. Harmonski oscilatori nazivaju se i linearnim oscilatorom kontroliranim naponom.

Relaksacijski oscilator: Ako je izlazni valni oblik oscilatora u obliku pile ili trokuta, oscilator se naziva Oscilator opuštanja. Oni su relativno jednostavni za primjenu i stoga se najčešće koriste. Opuštajući oscilator dalje se može klasificirati kao

• Osmilator upravljan naponom povezanim s emiterom
• Uzemljeni kondenzator Oscilator kontroliran naponom
• Oscilator upravljan naponom s prstenom na osnovi odgode

Oscilator kontroliran naponom - praktična primjena

Kao što je ranije spomenuto, VCO se može jednostavno konstruirati pomoću RC ili LC para, ali u stvarnom svijetu to nitko zapravo ne radi. Postoji neka posvećena IC koja ima sposobnost generiranja oscilacija na temelju ulaznog napona. Jedna od takvih često korištenih IC je LM566 iz nacionalnog poluvodiča.

Ovaj IC može generirati i trokutasti i kvadratni val, a nominalna frekvencija tog vala može se postaviti pomoću vanjskog i kondenzatora i otpornika. Kasnije se ta frekvencija može mijenjati u stvarnom vremenu na temelju ulaznog napona koji joj se napaja.

Dijagram pin-a LM566 IC prikazan je u nastavku

IC-om se može upravljati ili s jednog napajanja ili s dvostruke opskrbne šine s radnim naponom do 24V. Pribadače 3 i 4 su izlazne pribadače koje nam daju kvadratni val i val trokuta. Nominalna frekvencija može se postaviti spajanjem prave vrijednosti kondenzatora i otpornika na pinove 7 i 6.

A formule za izračunavanje vrijednosti R i C na temelju izlazne frekvencije (Fo) daje formulama

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

Gdje, Vss je napon napajanja (ovdje 12V), a Vc je upravljački napon primijenjen na pin 5 na temelju čije veličine se kontrolira izlazna frekvencija. (Ovdje smo formirali potencijalni razdjelnik pomoću otpornika 1,5k i 10k za napajanje konstantnog napona na pin 5). Uzorak sheme kruga za LM566 prikazan je u nastavku

U praktičnoj primjeni otpornici 1.5k i 10k mogu se zanemariti, a upravljački napon može se izravno dovoditi na pin 5. Također možete promijeniti vrijednost Ro i Co na temelju željenog raspona izlazne frekvencije. Također pogledajte tablicu podataka kako biste provjerili kako linearna izlazna frekvencija varira s obzirom na ulazni upravljački napon. Vrijednost izlazne frekvencije podesiva je pomoću upravljačkog napona (na pin 5) u omjeru 10: 1, što nam pomaže u pružanju širokog raspona upravljanja.

Primjene oscilatora kontroliranih naponom (VCO)

• Uključivanje pomicanja frekvencije
• Identifikatori frekvencije
• Prepoznavači tona tipkovnice
• Generatori sata / signala / funkcija
• Koristi se za izradu fazno zaključanih petlji.

Oscilator kontroliran naponom glavni je funkcijski blok u sustavu fazne blokade petlje. Dakle, hajde da shvatimo i o fazno zaključanoj petlji, zašto je to važno i što VCO radi unutar fazno zaključane petlje.

Što je fazno zaključana petlja (PLL)?

Fazno zaključana petlja koja se naziva i PPL, sustav je upravljanja, dok se uglavnom sastoji od tri važna bloka. Oni su fazni detektor, niskopropusni filtar i oscilator pod nadzorom napona. Zajedno ove tri tvore kontrolni sustav koji neprestano prilagođava frekvenciju izlaznog signala na temelju frekvencije ulaznog signala. Blok dijagram PLL-a prikazan je u nastavku

PLL sustav koristi se u primjeni gdje se od nestabilnog frekvencijskog signala (f _IN) mora dobiti visoka stabilna frekvencija (f _OUT). Glavna funkcija PLL kruga je stvaranje izlaznog signala s istom frekvencijom ulaznog signala. To je vrlo važno u bežičnim aplikacijama kao što su usmjerivači, RF prijenosni sustavi, mobilne mreže itd.

Fazni detektor uspoređuje ulaznu frekvenciju (f _IN) s izlaznom frekvencijom (f _OUT) koristeći predviđeni povratni put. Razlika u ova dva signala uspoređuje se i daje u smislu vrijednosti napona, a naziva se signal napona pogreške. Ovaj naponski signal također će imati povezan s nekim visokofrekventnim šumom koji se može filtrirati pomoću niskopropusnog filtra. Tada se ovaj naponski signal daje VCO-u koji, kao što već znamo, mijenja izlaznu frekvenciju na temelju dobivenog naponskog signala (upravljačkog napona).

PLL - Praktična primjena

Jedan od najčešće korištenih PLL implementiranih IC-a je LM567. To je IC dekoder tona, što znači da preslušava određenu vrstu korisnika podešenu na točki 3, ako taj ton primi, on povezuje izlaz (pin 8) sa zemljom. U osnovi, preslušava sav zvuk dostupan na frekvenciji i uspoređuje frekvenciju tih zvučnih signala s unaprijed zadanom frekvencijom pomoću PLL tehnike. Kad se frekvencije podudaraju s izlaznim pinom, on je postao nizak. Pin LM567 IC prikazan je dolje, sklop je vrlo osjetljiv na buku, zato se nemojte iznenaditi ako ne možete natjerati ovaj IC na radnu ploču.

Kao što je prikazano na pin out, IC se sastoji od kruga detektora I i Q faze unutar njega. Ovaj fazni detektor provjerava razliku između postavljene frekvencije i dolaznog frekvencijskog signala. Vanjske komponente koriste se za podešavanje vrijednosti ove postavljene frekvencije. IC se također sastoji od kruga filtra koji će filtrirati nestalni preklopni šum, ali potreban mu je vanjski kondenzator spojen na pin 1. ^Drugi pin služi za podešavanje širine pojasa IC-a, veći kapacitet će biti manja širina pojasa. Klinovi 5 i 6 koriste se za podešavanje vrijednosti postavljene frekvencije. Ova vrijednost frekvencije može se izračunati pomoću sljedećih formula

Osnovni sklop za LM567 IC prikazan je u nastavku.

Ulazni signal čija se frekvencija treba usporediti daje se na pin 3 kroz filtrirajući kondenzator vrijednosti 0,01uF. Ova se frekvencija uspoređuje s postavljenom frekvencijom. Frekvencija se podešava pomoću 2.4k otpornika (R1) i 0.0033 kondenzatora (C1), te se vrijednosti mogu izračunati prema vašoj postavljenoj frekvenciji pomoću gore navedenih formula.

Kad se ulazna frekvencija podudara s podešenom frekvencijom, izlazni pin (pin 8) bit će uzemljen. U suprotnom će ovaj pin ostati visok. Ovdje smo koristili otpornik (R _L) kao opterećenje, ali obično će to biti LED ili zujalica kako to zahtijeva dizajn. Stoga LM567 koristi sposobnost VCO da uspoređuje frekvencije što je vrlo korisno u audio / bežičnim aplikacijama.

Nadam se da ste sada dobili dobru ideju o VCO-ima ako ih sumnjate objavite u odjeljku za komentare ili koristite forume.

Također provjerite:

• RC oscilator faznog pomaka
• Weinov mostički oscilator
• Kvarcni kristalni oscilator