Осцилатор с контролирано напрежение (vco)

Повечето потребителски електронни устройства около нас като мобилни телефони, телевизия, радио, Mp3 плейъри и т.н. са комбинация от цифрова и аналогова електроника. Навсякъде, където има безжично предаване / приемане или аудио сигнали са включени в електронен дизайн, ще ни трябват периодични трептящи електронни сигнали, които се наричат Осцилиращи сигнали и са много полезни при безжично предаване или за извършване на операции, свързани с времето.

Един осцилатор в електрониката обикновено се отнася до верига, която е в състояние да произвежда вълни. Тази форма на вълната може да бъде от синус, триъгълник или дори от тип зъб на трион. Някои от най-често срещаните осцилаторни вериги са трептящ кръг, резервоар верига др напрежение осцилаторие осцилатор, който произвежда трептящи сигнали (вълнови форми) с променлива честота. Честотата на тази форма на вълната варира чрез промяна на величината на входното напрежение. Засега можете да си представите Осцилатор с контролирано напрежение (VCO) да бъде черна кутия, която приема напрежение с променлива величина и произвежда изходен сигнал с променлива честота, а честотата на изходния сигнал е право пропорционална на големината на входното напрежение. В този урок ще научим повече за тази черна кутия и как да я използваме в нашите проекти.

Принцип на работа на

Има много типове VCO вериги, използвани в различни приложения, но те могат да бъдат класифицирани в два типа въз основа на изходното им напрежение.

Хармонични осцилатори: Ако изходната форма на вълната на осцилатора е синусоидална, тогава тя се нарича хармонични осцилатори. RC, LC веригите и веригите на резервоара попадат в тази категория. Тези видове осцилатори са по-трудни за изпълнение, но имат по-добра стабилност от релаксационния осцилатор. Хармоничните осцилатори също се наричат осцилатори с линейно управление.

Релаксационен осцилатор: Ако изходната форма на вълната на осцилатора е в триъгълна или триъгълна форма, тогава осцилаторът се нарича Релаксационен осцилатор. Те са сравнително лесни за изпълнение и следователно най-широко използвани. Релаксационният осцилатор може допълнително да бъде класифициран като

Осцилатор, управляван от емитер, управляван от напрежение
Заземен кондензатор, управляван от напрежение осцилатор
Осцилатор, управляван от напрежение на пръстен, управляван от напрежение

Осцилатор с контролирано напрежение - практическо приложение

Както споменахме по-рано, VCO може просто да се конструира с помощта на RC или LC двойка, но в реалния свят никой не прави това. Има някои специални интегрални схеми, които имат способността да генерират трептения въз основа на входното напрежение. Един такъв често използван IC е LM566 от националния полупроводник.

Този IC може да генерира както триъгълна, така и квадратна вълна и номиналната честота на тази вълна може да бъде зададена с помощта на външен и кондензатор и резистор. По-късно тази честота може да варира и в реално време въз основа на подаваното към нея входно напрежение.

Схемата на щифтовете на LM566 IC е показана по-долу

IC може да се управлява или от едно захранване, или от двойно захранваща шина с работно напрежение до 24V. Пиновете 3 и 4 са изходните щифтове, което ни дава квадратната вълна и триъгълната вълна съответно. Номиналната честота може да се настрои чрез свързване на правилната стойност на кондензатора и резистора към щифтовете 7 и 6.

На формули за изчисляване на стойността на К и С на основата на изходната честота (Fo) се дава с формули

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

Където, Vss е захранващото напрежение (тук 12V) и Vc е управляващото напрежение, приложено към щифт 5 въз основа на чиято величина се контролира изходната честота. (Тук сме оформили потенциален разделител, използващ резистор 1.5k и 10k за захранване с постоянно напрежение към щифт 5). Примерна електрическа схема за LM566 е показана по-долу

В практически приложения резисторите 1.5k и 10k могат да бъдат игнорирани и управляващото напрежение може да бъде подадено директно към щифт 5. Можете също така да промените стойността на Ro и Co въз основа на необходимия ви диапазон на изходната честота. Също така вижте листа с данни, за да проверите колко линейна е изходната честота в зависимост от входното управляващо напрежение. Стойността на изходната честота се регулира с помощта на управляващото напрежение (на щифт 5) със съотношение 10: 1, което ни помага да осигурим широк диапазон на управление.

Приложения на осцилатори с контролирано напрежение (VCO)

Честотно превключване
Честотни идентификатори
Разпознаватели на тона на клавиатурата
Генератори на часовници / сигнали / функции
Използва се за изграждане на фазово заключени контури.

Осцилаторът, управляван с напрежение, е основният функционален блок в система с фазова блокировка. Така че нека да разберем и за фазово заключения контур, защо е важен и какво прави VCO вътре във фазово заключен контур.

Какво представлява фазово заключена верига (PLL)?

Phase Locked Loop, наричан още PPL, е система за управление, докато основно се състои от три важни блока. Те са детектор на фаза, нискочестотен филтър и осцилатор с контролирано напрежение. Заедно тези три образуват система за управление, която постоянно регулира честотата на изходния сигнал въз основа на честотата на входния сигнал. Блоковата схема на PLL е показана по-долу

PLL системата се използва в приложение, където трябва да се получи висока стабилна честота (f _OUT) от нестабилен честотен сигнал (f _IN). Основната функция на PLL веригата е да произвежда изходен сигнал със същата честота на входния сигнал. Това е много важно за безжични приложения като рутери, радиочестотни системи, мобилни мрежи и т.н.

Фазовият детектор сравнява входната честота (f _IN) с изходната честота (f _OUT), използвайки предоставения път за обратна връзка. Разликата в тези два сигнала се сравнява и дава по отношение на стойност на напрежението и се нарича сигнал за напрежение на грешката. Този сигнал на напрежение също ще има някои високочестотни шумове, свързани с него, които могат да бъдат филтрирани с помощта на нискочестотен филтър. Тогава този сигнал за напрежение се подава към VCO, който, както вече знаем, променя изходната честота въз основа на предоставения сигнал за напрежение (управляващо напрежение).

PLL - Практическо приложение

Един от често използваните интегрални схеми на PLL е LM567. Това е IC декодер на тона, което означава, че слуша конкретен конфигуриран от потребителя тип тон на пин 3, ако този тон е получен, той свързва изхода (щифт 8) към земята. Така че основно да слуша целия звук, наличен в честотата, и продължава да сравнява честотата на тези звукови сигнали с предварително зададена честота, използвайки PLL техниката. Когато честотите съвпадат с изходния щифт, той стана нисък. ПИНът на LM567 IC е показан по-долу, веригата е силно податлива на шум, така че не се изненадвайте, ако не можете да накарате този IC да работи на макет.

Както е показано на щифта, IC се състои от I и Q фаза детекторна верига вътре в него. Този фазов детектор проверява разликата между зададената честота и входящия честотен сигнал. Външните компоненти се използват за задаване на стойността на тази зададена честота. IC също се състои от филтърна верига, която ще филтрира непостоянния шум от превключване, но изисква външен кондензатор, свързан към щифт 1. 2- ^ият щифт се използва за задаване на честотната лента на IC, по-висок капацитет по-ниска ще бъде честотната лента. Пиновете 5 и 6 се използват за задаване на стойността на зададената честота. Тази стойност на честотата може да се изчисли, като се използват формулите по-долу

Основната схема за LM567 IC е показана по-долу.

Входният сигнал, чиято честота трябва да бъде сравнена, се подава на щифт 3 през филтриращ кондензатор на стойност 0,01uF. Тази честота се сравнява с зададената честота. Честотата се настройва с помощта на 2.4k резистор (R1) и 0.0033 кондензатор (C1), тези стойности могат да бъдат изчислени според зададената от вас честота, използвайки горните обсъдени формули.

Когато входната честота е съчетана с зададената честота, изходният щифт (щифт 8) ще бъде заземен. В противен случай този щифт ще остане висок. Тук сме използвали резистор (R _L) като товар, но обикновено той ще бъде Led или зумер, както се изисква от дизайна. По този начин LM567 използва способността на VCO да сравнява честотите, което е много полезно в аудио / безжични приложения.

Надявам се, че имате добра идея за VCO сега, ако имате някакви съмнения, публикувайте ги в раздела за коментари или използвайте форумите.

Също така проверете:

RC фазов осцилатор
Wein Bridge Oscillator
Кварцов кристален осцилатор