Jänniteohjattu oskillaattori (VCO)

Suurin osa ympäröivistä kulutuselektroniikkalaitteista, kuten matkapuhelimet, TV, radio, Mp3-soittimet jne., Ovat yhdistelmä digitaalista ja analogista elektroniikkaa. Aina missä on langaton lähetys / vastaanotto tai audiosignaalit ovat mukana elektronisessa suunnittelussa, tarvitsemme säännöllisiä värähteleviä elektronisia signaaleja, joita kutsutaan oskillaattoreiksi ja jotka ovat erittäin hyödyllisiä langattomassa lähetyksessä tai ajoitukseen liittyvien toimintojen suorittamiseen.

Oscillator elektroniikan viittaa yleisesti piiri, joka pystyy tuottamaan aaltomuotoja. Tämä aaltomuoto voi olla joko sini-, kolmio- tai jopa sahahammas. Jotkut yleisimmistä oskillaattoripiireistä ovat LC-piiri, säiliöpiiri jne. Jänniteohjattu oskillaattorion oskillaattori, joka tuottaa värähteleviä signaaleja (aaltomuotoja) vaihtelevalla taajuudella. Tämän aaltomuodon taajuutta vaihdellaan vaihtelemalla tulojännitteen suuruutta. Nyt voit kuvitella, että jänniteohjattu oskillaattori (VCO) on musta laatikko, joka ottaa vastaan ​​vaihtelevan suuruisen jännitteen ja tuottaa vaihtelevan taajuuden lähtösignaalin, ja lähtösignaalin taajuus on suoraan verrannollinen tulojännitteen suuruuteen. Opimme lisää tästä mustasta laatikosta ja siitä, miten sitä käytetään suunnitelmissamme tässä opetusohjelmassa.

Toimintaperiaate

Eri sovelluksissa käytetään monenlaisia ​​VCO-piirejä, mutta ne voidaan yleisesti jakaa kahteen tyyppiin lähtöjännitteen perusteella.

Harmoniset oskillaattorit: Jos oskillaattorin lähtöaaltomuoto on sinimuotoinen, sitä kutsutaan harmonisiksi oskillaattoreiksi. RC-, LC- ja säiliöpiirit kuuluvat tähän luokkaan. Tämän tyyppisiä oskillaattoreita on vaikeampaa toteuttaa, mutta niiden vakaus on parempi kuin rentoutumisoskillaattoreissa. Harmonisia oskillaattoreita kutsutaan myös lineaarisiksi jänniteohjatuiksi oskillaattoreiksi.

Rentoutusoskillaattori: Jos oskillaattorin lähtöaaltomuoto on saha- tai kolmion muotoinen, oskillaattoria kutsutaan rentoutumisoskillaattoriksi. Nämä ovat suhteellisen helppoja toteuttaa ja siten eniten käytettyjä. Rentoutumisoskillaattori voidaan edelleen luokitella

• Lähettimen kytketty jänniteohjattu oskillaattori
• Maadoitettu kondensaattori, jänniteohjattu oskillaattori
• Viiveen perustuva rengasjännitteinen oskillaattori

Jänniteohjattu oskillaattori - käytännön sovellus

Kuten aiemmin mainittiin, VCO voidaan yksinkertaisesti rakentaa käyttämällä RC- tai LC-paria, mutta todellisessa maailmassa kukaan ei todellakaan tee sitä. On joitain omistettuja IC: itä, joilla on kyky tuottaa värähtelyjä tulojännitteen perusteella. Yksi tällainen yleisesti käytetty IC on kansallisen puolijohteen LM566.

Tämä IC pystyy tuottamaan sekä kolmion että neliön aallon, ja tämän aallon nimellistaajuus voidaan asettaa käyttämällä ulkoista ja kondensaattoria ja vastusta. Myöhemmin tätä taajuutta voidaan myös muuttaa reaaliajassa sille syötetyn tulojännitteen perusteella.

Tappi kaavio LM566 IC on esitetty alla

IC: tä voidaan käyttää joko yhdestä tai kahdesta syöttökiskosta, joiden käyttöjännite on jopa 24 V. Nastat 3 ja 4 ovat lähtönastat, jotka antavat meille neliöaallon ja kolmion aallon vastaavasti. Nimellistaajuus voidaan asettaa kytkemällä kondensaattorin ja vastuksen oikea arvo nastoihin 7 ja 6.

Kaavoja laskea arvon R ja C perusteella lähtötaajuuden (Fo) on annettu kaavoissa

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

Missä, Vss on syöttöjännite (tässä 12 V) ja Vc on ohjausjännite, joka syötetään nastalle 5 sen perusteella, minkä suuruuslähtötaajuutta ohjataan. (Tässä olemme muodostaneet potentiaalijakajan käyttämällä 1,5 k ja 10 k vastusta vakiojännitteen syöttämiseksi tapiin 5). LM566: n esimerkkipiirikaavio on esitetty alla

Käytännön sovelluksissa vastukset 1,5k ja 10k voidaan jättää huomiotta ja ohjausjännite voidaan syöttää suoraan nastalle 5. Voit myös muuttaa Ro- ja Co-arvoja haluamasi lähtötaajuusalueen perusteella. Katso myös datalehdestä, kuinka ulostulotaajuus vaihtelee lineaarisesti tulon ohjausjännitteen suhteen. Lähtötaajuuden arvo on säädettävissä ohjausjännitteellä (nastalla 5) suhteella 10: 1, mikä auttaa meitä tarjoamaan laajan ohjausalueen.

Jänniteohjattujen oskillaattorien (VCO) sovellukset

• Taajuuden vaihtonäppäin
• Taajuustunnisteet
• Näppäimistöäänen tunnistimet
• Kello / signaali / toimintageneraattorit
• Käytetään vaihelukittujen silmukoiden rakentamiseen.

Jänniteohjattu oskillaattori on vaihelukitun silmukan järjestelmän päätoimilohko. Joten ymmärretään myös vaihelukitusta silmukasta, miksi se on tärkeää ja mitä VCO tekee vaihelukitun silmukan sisällä.

Mikä on vaihelukittu silmukka (PLL)?

Vaihelukittu silmukka, jota kutsutaan myös nimellä PPL, on ohjausjärjestelmä, kun taas se koostuu pääasiassa kolmesta tärkeästä lohkosta. Ne ovat vaiheenilmaisin, alipäästösuodatin ja jänniteohjattu oskillaattori. Nämä kolme muodostavat yhdessä ohjausjärjestelmän, joka säätää jatkuvasti lähtösignaalin taajuutta tulosignaalin taajuuden perusteella. PLL: n lohkokaavio on esitetty alla

PLL-järjestelmää käytetään sovelluksessa, jossa on suuri vakaa taajuus (f _OUT) on saatu epävakaa signaali (f _IN). PLL-piirin päätehtävä on tuottaa lähtösignaali samalla tulosignaalin taajuudella. Tämä on erittäin tärkeää langattomissa sovelluksissa, kuten reitittimet, RF-siirtojärjestelmät, matkapuhelinverkot jne.

Vaiheenilmaisin vertaa tulotaajuutta (f _IN) lähtötaajuuteen (f _OUT) annettujen takaisinkytkentäreittien avulla. Näiden kahden signaalin eroa verrataan ja annetaan jännitearvona, ja sitä kutsutaan virhejännitesignaaliksi. Tähän jännitesignaaliin liittyy myös jonkin verran suurtaajuista kohinaa, joka voidaan suodattaa alipäästösuodattimella. Sitten tämä jännitesignaali toimitetaan VCO: lle, joka, kuten jo tiedämme, muuttaa lähtötaajuutta tarjotun jännitesignaalin (ohjausjännitteen) perusteella.

PLL - Käytännön sovellus

Yksi yleisesti käytetyistä PLL-työlaitteiden IC: stä on LM567. Se on äänidekooderin IC, mikä tarkoittaa, että se kuuntelee tietyn käyttäjän määrittämän tyyppistä nastaa 3, jos tämä ääni vastaanotetaan, se yhdistää lähdön (nasta 8) maahan. Joten pohjimmiltaan kuuntelee kaikkea taajuudella käytettävissä olevaa ääntä ja vertaa näiden äänisignaalien taajuutta ennalta asetettuun taajuuteen PLL-tekniikkaa käyttäen. Kun taajuudet vastaavat lähtötappia, se kääntyi matalaksi. LM567 IC: n tappi on esitetty alla, piiri on erittäin altis melulle, joten älä ihmettele, jos et voi saada tätä IC: tä toimimaan leipälaudalla.

Kuten pin-outissa on esitetty, IC koostuu sen sisällä olevasta I- ja Q-vaiheenilmaisupiiristä. Tämä vaiheenilmaisin tarkistaa asetetun taajuuden ja tulevan taajuussignaalin eron. Ulkoisia komponentteja käytetään tämän taajuuden arvon asettamiseen. IC koostuu myös suodatinpiiristä, joka suodattaa virheellisen kytkentäkohinan, mutta se vaatii ulkoisen kondensaattorin, joka on kytketty nastaan ​​1. ^2. nastaa käytetään asettamaan IC: n kaistanleveys, sitä korkeampi kapasitanssi on pienempi kaistanleveys. Nastaa 5 ja 6 käytetään asettamaan taajuuden arvo. Tämä taajuusarvo voidaan laskea käyttämällä seuraavia kaavoja

LM567 IC: n peruspiiri on esitetty alla.

Tulosignaali, jonka taajuutta on verrattu, annetaan nastalle 3 suodatuskondensaattorin kautta, jonka arvo on 0,01 uF. Tätä taajuutta verrataan asetettuun taajuuteen. Taajuus asetetaan käyttämällä 2,4 k: n vastusta (R1) ja 0,0033 kondensaattoria (C1), nämä arvot voidaan laskea asettamasi taajuuden mukaan käyttämällä yllä esitettyjä kaavoja.

Kun tulotaajuus sovitetaan asetettuun taajuuteen, lähtötappi (nasta 8) maadoitetaan. Jos muuten tämä tappi pysyy korkealla. Tässä olemme käyttäneet vastusta (R _L) kuormana, mutta yleensä se on Led tai summeri, kuten suunnittelu vaatii. Siten LM567 käyttää VCO: n kykyä verrata taajuuksia, mikä on erittäin hyödyllistä ääni- / langattomiin sovelluksiin.

Toivottavasti sinulla on hyvä idea VCO: sta nyt, jos sinulla on epäilyksiä, julkaise ne kommenttiosassa tai käytä foorumeita.

Tarkista myös:

• RC-vaihesiirtooskillaattori
• Wein-sillan oskillaattori
• Kvartsikideoskillaattori