Oscilator kontroliran naponom - upotreba VCO, rad i primjena

Što je oscilator kontroliran naponom?

Oscilator kojim se upravlja naponom je oscilator s izlaznim signalom čiji se izlaz može mijenjati u rasponu, a kojim upravlja ulazni istosmjerni napon. To je oscilator čija je izlazna frekvencija izravno povezana s naponom na njegovu ulazu. Frekvencija titranja varira od nekoliko herca do stotina GHz. Promjenom ulaznog istosmjernog napona, izlaznog frekvencija signala proizvedeno se prilagođava.

2 vrste oscilatora kontroliranih naponom

• Harmonski oscilatori: Izlaz je signal sa sinusnim valnim oblikom. Primjeri su kristalni oscilatori i oscilatori spremnika
• Relaksacijski oscilatori: Izlaz je signal s pilastim ili trokutastim valnim oblikom i pruža širok raspon radnih frekvencija. Izlazna frekvencija ovisi o vremenu punjenja i pražnjenja kondenzatora.

Osnovni princip rada generatorskog valnog oblika VCO

Za oscilator s naponom kontroliranim generiranjem pilastog valnog oblika, glavna komponenta je kondenzator koji puni i prazni odlučuje o formiranju izlaznog valnog oblika. Ulaz se daje u obliku napona kojim se može upravljati. Taj se napon pretvara u trenutni signal i primjenjuje se na kondenzator. Kako struja prolazi kroz kondenzator, on se počinje puniti i na njemu počinje rasti napon. Kako se kondenzator puni i napon na njemu postupno povećava, napon se uspoređuje s referentnim naponom pomoću usporedbe.

Kada napon kondenzatora premaši referentni napon, komparator generira visoki logički izlaz koji aktivira tranzistor, a kondenzator je spojen na masu i započinje pražnjenje. Stoga je izlazni valni oblik prikaz punjenja i pražnjenja kondenzatora, a frekvencija se kontrolira ulaznim istosmjernim naponom.

Primjene VCO-a

• Oprema za elektroničko ometanje.
• Generator funkcija.
• Proizvodnja elektroničke glazbe za proizvodnju različitih vrsta buke.
• Petlja zaključana fazom.
• Sintetizatori frekvencija, koji se koriste u komunikacijskim krugovima.

Praktični VCO - LM566

Praktični primjer oscilatora kontroliranog naponom (VCO) je LM566. LM566 je VCO opće namjene koji se može koristiti za generiranje kvadratnih i trokutastih valnih oblika kao ulazni napon funkcije.

LM566 je predviđen za rad u temperaturnom rasponu od 0˚C do 70˚C. Čija je frekvencija linearna funkcija upravljačkog napona. Frekvencijom se također upravlja vanjski otpornik i kondenzator, čije vrijednosti kontroliraju frekvenciju slobodnog rada.

Opis pribadače:

• Pin 1: uzemljenje (GND)
• Pin 2: Nema veze (NC)
• Pin 3: Izlaz kvadratnog vala
• Pin 4: Izlaz trokutastog vala
• Pin 5: Modulacijski ulaz
• Pin 6: Vremenski otpor
• Pin 7: Kondenzator vremena
• Pin 8: Vcc

Značajke:

• Maksimalni radni napon je 10V do 24V
• Stabilnost na visokim temperaturama
• Radna temperatura je od 0˚C do 70˚C
• Frekvencija se može kontrolirati pomoću struje, napona, otpornika ili kondenzatora
• Rasipanje snage je 300mV
• Izvrsno odbijanje napajanja

Prijave:

• Generator funkcija
• Generator tona
• FM modulacija
• Uključivanje frekvencijskog pomaka
• Generator satova

Rad LM566:

Slika pokazuje da LM566 IC sadrži izvore struje za punjenje i pražnjenje vanjskog kondenzatora brzinom postavljenom vanjskim otpornikom R1 i modulirajućim ulaznim naponom istosmjerne struje V.

Kondenzator 0,001µF spojen je na pin 5 i pin 6. Schmittov sklop okidača koristi se za prebacivanje izvora struje između punjenja i pražnjenja kondenzatora, a trokutasti napon proizveden na kondenzatoru i kvadratni val od Schmittovog okidača daju se kao izlazi kroz međuspremnička pojačala. Oba izlazna oblika vala puferirana su tako da je izlazna impedancija svakog od njih 50 f2. Tipična veličina trokutastog i kvadratnog vala iznosi 2,4Vpika do vrha i 5,4Vpika do vrha. Frekvencija slobodnog rada ili središnjeg rada, f0 je

Primjena VCO - fazno zaključana petlja

Što je fazno zaključana petlja?

To je elektronički sklop koji se koristi za zaključavanje izlazne frekvencije naponski kontroliranog oscilatora sa željenom ulaznom frekvencijom stalnom usporedbom faze ulazne frekvencije s fazom izlazne frekvencije VCO. PLL se koristi za generiranje signala, modulaciju ili demodulaciju. Uglavnom se koriste u frekvencijskoj modulaciji i amplitudnoj modulaciji. Izlazna frekvencija oscilatora kontroliranog naponom stalno se podešava sve dok se ne podudara s ulaznom frekvencijom.

Kako funkcionira fazno zaključana petlja?

U gornjem blok dijagramu, PD ili Fazni detektor uspoređuje izlaznu frekvenciju s ulaznom referentnom frekvencijom. U slučaju bilo kakve neusklađenosti, detektor faze generira signal pogreške koji se filtrira pomoću niskopropusnog filtra za uklanjanje šuma i taj se signal primjenjuje na oscilator kontroliran naponom kako bi se u skladu s tim generirala izlazna frekvencija. Ova se izlazna frekvencija daje faznom detektoru kroz brojač podijeljen s N koji dijeli izlaznu frekvenciju s određenim brojem N.

Praktična primjena PLL - dekodera tona pomoću LM567

LM567 je dekoder tona. Namijenjen je zasićenom tranzistorskom prekidaču na masu kad je ulazni signal dostupan. Sastoji se od oscilatora kontroliranog naponom (VCO) i faznog detektora. Oscilator kontroliran naponom treba provjeriti središnju frekvenciju dekodera. Vanjske komponente koriste se za postavljanje središnje frekvencije, širine pojasa i izlaznog kašnjenja.

Fazni detektor i VCO čine fazno zaključanu petlju (PLL) kada je PLL zaključan i amplituda ulaznog signala prelazi interno unaprijed zadani prag, na izlazu se aktivira prekidač na masu.

Značajke:

• 20 do 1 frekvencijski raspon s vanjskim otpornikom
• Izlaz kompatibilan s logikom s mogućnošću strujanja od 100 mA
• Podesiva širina pojasa
• Veliko odbijanje signala i šuma izvan opsega
• Imunitet na lažne signale
• Visoka središnja frekvencija (0,01 Hz do 500 kHz)

Tonski dekoder LM567 PLL ima mnogo aplikacija, to su dekodiranje tona na dodir, precizni oscilator, praćenje i upravljanje frekvencijom, širokopojasna FSK demodulacija, ultrazvučne kontrole, daljinski upravljači struje nosača i dekoderi straničnih komunikacija.

Rad LM567 PLL dekodera tona:

LM567 radi na napajanju od 2 V do 9 V i ulaznim frekvencijama u rasponu od 1 Hz do 500 kHz. Kondenzator za podešavanje oscilatora Ct mora se podijeliti na dva da bi se frekvencija oscilatora udvostručila u odnosu na ulaznu frekvenciju, a kondenzatori filtra C1 i C2 moraju se smanjiti da bi se održale iste vremenske konstante filtra. Kad je PLL zaključan, tada se izlazni zatik 8 prebacuje na masu i aktivira. Za aktiviranje prekidača nije potrebna dodatna struja napajanja. A ON otpor prekidača obrnuto je proporcionalan opskrbi. Ulaz ima dovoljnu amplitudu da pin1 padne ispod 2/3 Vs.

Nadam se da ste iz gornjeg članka dobili ideju o oscilatoru pod nadzorom napona, pa ako imate pitanja o ovom konceptu ili o električnim i elektronički projekti ostavite odjeljak komentara ispod.