Spændingsstyret oscillator (vco)

De fleste af forbrugerens elektroniske enheder omkring os som mobiltelefoner, tv, radio, mp3-afspillere osv. Er en kombination af digital og analog elektronik. Uanset hvor der er trådløs transmission / modtagelse eller lydsignaler er involveret i et elektronisk design der, har vi brug for periodiske oscillerende elektroniske signaler, disse signaler kaldes oscillerende signaler og er meget nyttige i trådløs transmission eller til at udføre timing-relaterede operationer.

En oscillator inden for elektronik refererer generelt til et kredsløb, der er i stand til at producere bølgeformer. Denne bølgeform kan enten være af sinus, trekant eller endda en savtand. Nogle af de mest almindelige oscillatorkredsløb er LC-kredsløb, Tank-kredsløb osv. En spændingsstyret oscillatorer en oscillator, der producerer oscillerende signaler (bølgeformer) med variabel frekvens. Frekvensen af ​​denne bølgeform varieres ved at variere størrelsen på indgangsspændingen. For nu kan du forestille dig, at en spændingsstyret oscillator (VCO) er en sort boks, der optager spænding med variabel størrelse og producerer et udgangssignal med variabel frekvens, og udgangssignalets frekvens er direkte proportional med størrelsen af ​​indgangsspændingen. Vi lærer mere om denne sorte boks, og hvordan man bruger en i vores designs i denne vejledning.

Arbejdsprincip for

Der er mange typer VCO-kredsløb, der anvendes i forskellige applikationer, men de kan stort set klassificeres i to typer baseret på deres udgangsspænding.

Harmoniske oscillatorer: Hvis oscillatorens outputbølgeform er sinusformet, kaldes den som harmoniske oscillatorer. RC, LC kredsløb og Tank kredsløb falder inden for denne kategori. Disse typer oscillatorer er sværere at implementere, men de giver bedre stabilitet end Relaxation Oscillator. Harmoniske oscillatorer kaldes også som lineær spændingsstyret oscillator.

Afslapningsoscillator: Hvis oscillatorens outputbølgeform er i savtand eller trekantet form, kaldes oscillatoren som Relaxation Oscillator. Disse er forholdsvis lette at implementere og derfor mest udbredt. Afslapningsoscillator kan yderligere klassificeres som

• Emitter koblet spændingsstyret oscillator
• Jordet kondensator Spændingsstyret oscillator
• Forsinkelsesbaseret ring Spændingsstyret oscillator

Spændingsstyret oscillator - praktisk anvendelse

Som tidligere nævnt kan VCO simpelthen konstrueres ved hjælp af RC- eller LC-par, men i den virkelige verden gør ingen virkelig det. Der er noget dedikeret IC, som har evnen til at generere svingninger baseret på indgangsspændingen. En sådan almindeligt anvendt IC er LM566 fra national halvleder.

Denne IC er i stand til at generere både trekantet og firkantet bølge, og den nominelle frekvens af denne bølge kan indstilles ved hjælp af en ekstern og kondensator og en modstand. Senere kan denne frekvens også varieres i realtid baseret på den indgangsspænding, der leveres til den.

Den pin diagram af LM566 IC er vist nedenfor

IC kan betjenes enten fra en enkelt forsyning eller fra en dobbelt forsyningsskinne med en driftsspænding op til 24V. Stifterne 3 og 4 er outputstifterne, der giver henholdsvis firkantbølgen og trekantsbølgen. Den nominelle frekvens kan indstilles ved at forbinde den rigtige værdi af kondensator og modstand til benene 7 og 6.

De formler til at beregne værdien af R og C er baseret på udgangsfrekvens (Fo) er givet ved formlerne

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

Hvor, Vss er forsyningsspændingen (her 12V), og Vc er den styrespænding, der påføres pin 5 baseret på hvis størrelse udgangsfrekvensen styres. (Her har vi dannet en potentialdeler ved hjælp af 1,5k og 10k modstand til at levere en konstant spænding til pin 5). Et eksempel på et kredsløbsdiagram for LM566 er vist nedenfor

I praktiske anvendelser kan modstandene 1.5k og 10k ignoreres, og kontrolspændingen kan leveres direkte til pin 5. Du kan også ændre værdien af ​​Ro og Co baseret på det ønskede outputfrekvensområde. Se også databladet for at kontrollere, hvor lineær udgangsfrekvensen varierer med hensyn til indgangsstyringsspændingen. Værdien af ​​udgangsfrekvensen kan justeres ved hjælp af kontrolspændingen (på pin 5) med et forhold på 10: 1, hvilket hjælper os med at levere en bred vifte af kontrol.

Anvendelser af spændingsstyrede oscillatorer (VCO)

• Tastning af frekvensskift
• Frekvensidentifikatorer
• Tastaturgenkendere
• Ur / Signal / Funktionsgeneratorer
• Bruges til at bygge faselåste sløjfer.

Den spændingsstyrede oscillator er den vigtigste funktionsblok i et faselåst sløjfesystem. Så lad os også forstå om den faselåste sløjfe, hvorfor det er vigtigt, og hvad en VCO gør inde i en faselåst sløjfe.

Hvad er en Phase Locked Loop (PLL)?

Phase Locked Loop også kaldet PPL, er et kontrolsystem, mens det hovedsageligt består af tre vigtige blokke. De er fasedetektor, lavpasfilter og spændingsstyret oscillator. Tilsammen udgør disse tre et styresystem, der konstant justerer frekvensen af ​​udgangssignalet baseret på frekvensen af ​​indgangssignalet. Blokdiagrammet for en PLL er vist nedenfor

PLL-systemet bruges i applikationer, hvor der skal opnås en høj stabil frekvens (f _OUT) fra et ustabilt frekvenssignal (f _IN). Hovedfunktionen for et PLL-kredsløb er at producere udgangssignalet med den samme frekvens som indgangssignalet. Dette er meget vigtigt i trådløse applikationer som routere, RF-transmissionssystemer, Mobiles netværk osv.

Fasedetektoren sammenligner indgangsfrekvensen (f _IN) med outputfrekvensen (f _OUT) ved hjælp af den tilbagemeldte tilbagemeldingsvej. Forskellen i disse to signaler sammenlignes og gives i form af en spændingsværdi og betegnes som Fejlspændingssignal. Dette spændingssignal vil også have noget højfrekvent støj forbundet med det, som kan filtreres ved hjælp af et lavpasfilter. Derefter leveres dette spændingssignal til en VCO, som som vi allerede ved varierer udgangsfrekvensen baseret på det tilførte spændingssignal (kontrolspænding).

PLL - Praktisk anvendelse

En af de almindeligt anvendte PLL-implementerings-IC er LM567. Det er en tonedekoder IC, hvilket betyder at den lytter til en bestemt brugerkonfigureret type tone på pin 3, hvis den tone modtages, forbinder den udgangen (pin 8) til jorden. Så dybest set at lytte til al den tilgængelige lyd i frekvensen og fortsætter med at sammenligne frekvensen af ​​disse lydsignaler med en forudindstillet frekvens ved hjælp af PLL-teknikken. Når frekvenserne matcher udgangsstiften, blev den lav. Stiften på LM567 IC er vist nedenfor, kredsløbet er meget modtageligt for støj, så vær ikke overrasket, hvis du ikke kan få denne IC til at arbejde på et brødbræt.

Som vist i nålen består IC'et af et I- og Q-fasedetektor kredsløb inde i det. Denne fasedetektorer kontrollerer forskellen mellem den indstillede frekvens og det indgående frekvenssignal. Eksterne komponenter bruges til at indstille værdien af ​​denne indstillede frekvens. IC'en består også af et filterkredsløb, som filtrerer den uberegnelige skiftestøj, men det kræver en ekstern kondensator tilsluttet pin 1. Den ^anden ben bruges til at indstille IC-båndbredden, jo højere kapacitans er båndbredden. Stifterne 5 og 6 bruges til at indstille værdien for den indstillede frekvens. Denne frekvensværdi kan beregnes ved hjælp af nedenstående formler

Grundkredsløbet for LM567 IC er vist nedenfor.

Inputsignalet, hvis frekvens skal sammenlignes, gives til stiften 3 gennem en filtreringskondensator med en værdi på 0,01 uF. Denne frekvens sammenlignes med den indstillede frekvens. Frekvensen indstilles ved hjælp af 2,4k modstand (R1) og 0,0033 kondensator (C1), disse værdier kan beregnes i henhold til din indstillede frekvens ved hjælp af de ovenfor diskuterede formler.

Når indgangsfrekvensen matches med den indstillede frekvens, vil udgangsstiften (pin 8) være jordforbundet. Hvis ikke denne pin forbliver høj. Her har vi brugt en modstand (R _L) som belastning, men normalt vil det være en LED eller en summer som krævet af designet. Således bruger LM567 VCOs evne til at sammenligne frekvenser, hvilket er meget nyttigt i lyd / trådløse relaterede applikationer.

Håber du har en god idé om VCO'er nu, hvis du er i tvivl om at skrive dem i kommentarsektionen eller bruge foraene.

Kontroller også:

• RC fase skift oscillator
• Wein Bridge Oscillator
• Kvarts krystaloscillator