Napäťovo riadený oscilátor - použitie VCO, práca a použitie

Čo je napäťovo riadený oscilátor?

Napäťovo riadený oscilátor je oscilátor s výstupným signálom, ktorého výstup je možné meniť v rozsahu, ktorý je riadený vstupným jednosmerným napätím. Je to oscilátor, ktorého výstupná frekvencia priamo súvisí s napätím na jeho vstupe. Frekvencia oscilácií sa pohybuje od niekoľkých hertzov po stovky GHz. Zmenou vstupného jednosmerného napätia výstup frekvencia signálu vyrobené sa upraví.

2 typy napäťovo riadených oscilátorov

• Harmonické oscilátory: Výstupom je signál so sínusovým priebehom. Príkladom sú kryštálové oscilátory a tankové oscilátory
• Relaxačné oscilátory: Výstupom je signál s pílovým alebo trojuholníkovým tvarom vlny a poskytuje širokú škálu prevádzkových frekvencií. Výstupná frekvencia závisí od času nabíjania a vybíjania kondenzátora.

Základný pracovný princíp generátora VCO Sawtooth

Pre napäťovo riadený oscilátor generujúci pílovitý priebeh je hlavnou zložkou kondenzátor, ktorý o vzniku výstupného tvaru rozhoduje nabíjanie a vybíjanie. Vstup je daný vo forme napätia, ktoré je možné ovládať. Toto napätie sa prevedie na prúdový signál a privedie sa na kondenzátor. Keď prúd prechádza kondenzátorom, začne sa nabíjať a cez neho začne vzrastať napätie. Keď sa kondenzátor nabíja a napätie na ňom sa postupne zvyšuje, napätie sa porovnáva s referenčným napätím pomocou komparátora.

Keď napätie kondenzátora prekročí referenčné napätie, komparátor vytvorí vysoký logický výstup, ktorý spustí tranzistor, a kondenzátor je pripojený k zemi a začne sa vybíjať. Takto generovaný výstupný priebeh predstavuje reprezentáciu nabíjania a vybíjania kondenzátora a frekvencia je riadená vstupným jednosmerným napätím.

Aplikácie VCO

• Elektronické rušiace zariadenie.
• Generátor funkcií.
• Výroba elektronickej hudby na výrobu rôznych druhov hluku.
• Fázovo blokovaná slučka.
• Frekvenčné syntetizátory používané v komunikačných obvodoch.

Praktické VCO - LM566

Praktickým príkladom napäťovo riadeného oscilátora (VCO) je LM566. LM566 je univerzálny VCO, ktorý sa môže použiť na generovanie obdĺžnikových a trojuholníkových priebehov ako vstupné funkčné napätie.

LM566 je určený pre prevádzku pri teplotnom rozmedzí od 0 ° C do 70 ° C. Frekvencia ktorej je lineárna funkcia riadiaceho napätia. Frekvencia je tiež riadená externým rezistorom a kondenzátorom, ktorého hodnoty riadia voľnú frekvenciu.

Popis kolíka:

• Pin 1: Ground (GND)
• Pin 2: Žiadne pripojenie (NC)
• Pin 3: Výstup štvorcových vĺn
• Pin 4: Výstup trojuholníkových vĺn
• Pin 5: Modulačný vstup
• Pin 6: Časovací odpor
• Pin 7: Časovací kondenzátor
• Pin 8: Vcc

Vlastnosti:

• Maximálne prevádzkové napätie je 10V až 24V
• Stabilita pri vysokých teplotách
• Prevádzková teplota je 0 ° C až 70 ° C
• Frekvencia môže byť riadená pomocou prúdu, napätia, odporu alebo kondenzátora
• Strata výkonu je 300 mV
• Vynikajúci odmietnutie napájacieho zdroja

Aplikácie:

• Generátor funkcií
• Generátor tónov
• FM modulácia
• Kľúčovanie frekvenčným posunom
• Generátor hodín

Fungovanie LM566:

Obrázok ukazuje, že integrovaný obvod LM566 obsahuje zdroje prúdu na nabíjanie a vybíjanie externého kondenzátora rýchlosťou nastavenou externým rezistorom R1 a modulačným vstupným napätím V.

Kondenzátor 0,001µF je pripojený na pin 5 a pin 6. Schmittov spúšťací obvod sa používa na prepínanie zdrojov prúdu medzi nabíjaním a vybíjaním kondenzátora a trojuholníkové napätie vytvárané cez kondenzátor a štvorcová vlna zo Schmittovej spúšte sú poskytované ako výstupy cez vyrovnávacie zosilňovače. Oba výstupné krivky sú medzipamäťou, takže výstupná impedancia každého z nich je 50 f2. Typická veľkosť trojuholníkovej a obdĺžnikovej vlny je 2,4 V až od špičky a 5,4 V až po vrchol. Frekvencia voľného chodu alebo stredná prevádzková frekvencia f0 je

Aplikácia VCO - fázovo blokovanej slučky

Čo je to fázovo blokovaná slučka?

Jedná sa o elektronický obvod, ktorý sa používa na blokovanie výstupnej frekvencie napäťovo riadeného oscilátora na požadovanú vstupnú frekvenciu neustálym porovnávaním fázy vstupnej frekvencie s fázou výstupnej frekvencie VCO. PLL sa používa na generovanie signálu, jeho moduláciu alebo demoduláciu. Používajú sa hlavne pri frekvenčnej modulácii a amplitúdovej modulácii. Výstupná frekvencia napäťovo riadeného oscilátora sa neustále upravuje, kým sa nezhoduje so vstupnou frekvenciou.

Ako funguje fázovo uzamknutá slučka?

Vo vyššie uvedenom blokovom diagrame porovnáva PD alebo fázový detektor výstupnú frekvenciu so vstupnou referenčnou frekvenciou. V prípade nezhody generuje fázový detektor chybový signál, ktorý je filtrovaný pomocou dolnopriepustného filtra na odstránenie šumu a tento signál je aplikovaný na napäťovo riadený oscilátor, aby zodpovedajúcim spôsobom generoval výstupnú frekvenciu. Táto výstupná frekvencia je daná fázovému detektoru delením pomocou počítadla N, ktoré vydelí výstupnú frekvenciu určitým počtom N.

Praktická aplikácia dekodéra PLL - Tone pomocou LM567

LM567 je dekodér tónov. Je zamýšľané dať nasýtený tranzistorový spínač na zem, keď je k dispozícii vstupný signál. Skladá sa z napäťovo riadeného oscilátora (VCO) a fázového detektora. Oscilátor riadený napätím má overiť strednú frekvenciu dekodéra. Externé komponenty sa používajú na nastavenie stredovej frekvencie, šírky pásma a výstupného oneskorenia.

Fázový detektor a VCO tvoria fázovo blokovanú slučku (PLL), keď je PLL blokovaná a amplitúda vstupného signálu presahuje interne nastavenú prahovú hodnotu, na výstupe je aktivovaný spínač k zemi.

Vlastnosti:

• Frekvenčný rozsah 20 až 1 s externým rezistorom
• Logicky kompatibilný výstup s možnosťou potláčania prúdu 100 mA
• Nastaviteľná šírka pásma
• Vysoké odmietnutie signálov a šumu mimo pásma
• Imunita voči falošným signálom
• Vysoká stredná frekvencia (0,01 Hz až 500 kHz)

Dekodér tónov LM567 PLL má mnoho aplikácií: dekódovanie dotykových tónov, presný oscilátor, monitorovanie a riadenie frekvencií, širokopásmová FSK demodulácia, ultrazvukové kontroly, diaľkové ovládače nosného prúdu a dekodéry komunikačného stránkovania.

Fungovanie dekodéra tónov LM567 PLL:

LM567 je prevádzkovaný s napájacím napätím 2V až 9V a vstupnými frekvenciami od 1 Hz do 500 kHz. Kondenzátor časovania oscilátora Ct musí byť rozdelený na dva, aby sa zdvojnásobila frekvencia oscilátora vzhľadom na vstupnú frekvenciu a filtračné kondenzátory C1 a C2 sa musia znížiť, aby sa zachovali rovnaké časové konštanty filtra. Keď je PLL uzamknutý, potom sa výstupný kolík 8 prepne na zem a aktivuje sa. Na aktiváciu spínača nie je potrebný ďalší napájací prúd. A ON odpor spínača je nepriamo úmerný napájaniu. Vstup má dostatočnú amplitúdu, aby spôsobil, že pin1 klesne pod 2/3 vs.

Dúfam, že ste mali predstavu o napäťovo riadenom oscilátore z vyššie uvedeného článku, takže ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa tohto konceptu alebo elektrického a elektronické projekty zanechajte komentár nižšie.