Napěťově řízený oscilátor - použití VCO, práce a aplikace

Co je napěťově řízený oscilátor?

Napěťově řízený oscilátor je oscilátor s výstupním signálem, jehož výstup lze měnit v rozsahu, který je řízen vstupním stejnosměrným napětím. Jedná se o oscilátor, jehož výstupní frekvence přímo souvisí s napětím na jeho vstupu. Frekvence oscilace se pohybuje od několika hertzů po stovky GHz. Změnou vstupního stejnosměrného napětí na výstupu frekvence signálu vyrobený je upraven.

2 typy napěťově řízených oscilátorů

• Harmonické oscilátory: Výstupem je signál se sinusovým průběhem. Příkladem jsou krystalové oscilátory a tankové oscilátory
• Relaxační oscilátory: Výstupem je signál s pilovitým nebo trojúhelníkovým průběhem a poskytuje širokou škálu provozních frekvencí. Výstupní frekvence závisí na době nabíjení a vybíjení kondenzátoru.

Základní pracovní princip generátoru VCO typu Sawtooth waveform

U napěťově řízeného oscilátoru generujícího pilovitý průběh je hlavní složkou kondenzátor, který o tvorbě výstupního průběhu rozhoduje nabíjení a vybíjení. Vstup je uveden ve formě napětí, které lze ovládat. Toto napětí se převede na proudový signál a přivede se na kondenzátor. Jak proud prochází kondenzátorem, začne se nabíjet a začne na něm stoupat napětí. Jak se kondenzátor nabíjí a napětí na něm se postupně zvyšuje, napětí se porovnává s referenčním napětím pomocí komparátoru.

Když napětí kondenzátoru překročí referenční napětí, generuje komparátor vysoký logický výstup, který spouští tranzistor, a kondenzátor je připojen k zemi a začne se vybíjet. Takto generovaný výstupní průběh je reprezentací nabíjení a vybíjení kondenzátoru a frekvence je řízena vstupním stejnosměrným napětím.

Aplikace VCO

• Elektronické rušicí zařízení.
• Generátor funkcí.
• Výroba elektronické hudby pro výrobu různých druhů hluku.
• Fázově uzamčená smyčka.
• Frekvenční syntezátory používané v komunikačních obvodech.

Praktické VCO - LM566

Praktickým příkladem napěťově řízeného oscilátoru (VCO) je LM566. LM566 je univerzální VCO, který lze použít ke generování čtvercových a trojúhelníkových průběhů jako vstupního funkčního napětí.

LM566 je určen pro provoz v teplotním rozsahu od 0 ° C do 70 ° C. Frekvence je lineární funkcí řídicího napětí. Frekvence je také řízena externím rezistorem a kondenzátorem, jehož hodnoty řídí volnoběžnou frekvenci.

Popis kolíku:

• Pin 1: Ground (GND)
• Pin 2: Žádné připojení (NC)
• Pin 3: Výstup obdélníkové vlny
• Pin 4: Výstup trojúhelníkové vlny
• Pin 5: Modulační vstup
• Pin 6: Časovací rezistor
• Pin 7: Časovací kondenzátor
• Pin 8: Vcc

Funkce:

• Maximální provozní napětí je 10V až 24V
• Stabilita při vysokých teplotách
• Provozní teplota je 0 ° C až 70 ° C
• Frekvenci lze regulovat pomocí proudu, napětí, odporu nebo kondenzátoru
• Ztrátový výkon je 300 mV
• Vynikající odmítnutí napájení

Aplikace:

• Generátor funkcí
• Generátor tónů
• FM modulace
• Klíčování frekvenčním posunem
• Generátor hodin

Fungování LM566:

Obrázek ukazuje, že IC LM566 obsahuje zdroje proudu pro nabíjení a vybíjení externího kondenzátoru rychlostí nastavenou externím odporem R1 a modulačním stejnosměrným vstupním napětím V.

K pinu 5 a pinu 6 je připojen kondenzátor 0,001 µF. Schmittův spouštěcí obvod se používá k přepínání zdrojů proudu mezi nabíjením a vybíjením kondenzátoru a trojúhelníkové napětí vytvářené přes kondenzátor a čtvercová vlna ze Schmittova spouště jsou poskytovány jako výstupy přes vyrovnávací zesilovače. Oba výstupní průběhy jsou ukládány do vyrovnávací paměti, takže výstupní impedance každého z nich je 50 f2. Typická velikost trojúhelníkové vlny a čtvercové vlny je 2,4 Vpeak to peak a 5,4Vpeak to the peak. Frekvence volného nebo středního provozu, f0 je

Aplikace VCO - fázově uzavřené smyčky

Co je to fázově blokovaná smyčka?

Jedná se o elektronický obvod, který se používá k zablokování výstupní frekvence napěťově řízeného oscilátoru s požadovanou vstupní frekvencí neustálým porovnáváním fáze vstupní frekvence s fází výstupní frekvence VCO. PLL se používá ke generování signálu, jeho modulaci nebo demodulaci. Používají se hlavně při frekvenční modulaci a amplitudové modulaci. Výstupní frekvence napěťově řízeného oscilátoru je neustále nastavována, dokud se neshoduje se vstupní frekvencí.

Jak funguje smyčka fázového závěsu?

Ve výše uvedeném blokovém diagramu porovnává PD nebo fázový detektor výstupní frekvenci se vstupní referenční frekvencí. V případě jakéhokoli nesouladu generuje fázový detektor chybový signál, který je filtrován pomocí nízkoprůchodového filtru k odstranění šumu a tento signál je aplikován na napěťově řízený oscilátor, aby odpovídajícím způsobem generoval výstupní frekvenci. Tato výstupní frekvence je dána fázovému detektoru prostřednictvím děleného čítače N, který rozděluje výstupní frekvenci o určité číslo N.

Praktická aplikace dekodéru PLL - Tone pomocí LM567

LM567 je dekodér tónů. Je zamýšleno dát nasycený tranzistorový spínač na zem, když je k dispozici vstupní signál. Skládá se z napěťově řízeného oscilátoru (VCO) a fázového detektoru. Oscilátor řízený napětím má ověřit střední frekvenci dekodéru. Externí komponenty se používají k nastavení střední frekvence, šířky pásma a zpoždění výstupu.

Fázový detektor a VCO tvoří fázově uzamčenou smyčku (PLL), když je PLL uzamčena a amplituda vstupního signálu překročí interně přednastavenou prahovou hodnotu, na výstupu je aktivován spínač k zemi.

Funkce:

• Frekvenční rozsah 20 až 1 s externím rezistorem
• Logicky kompatibilní výstup s možností potlačení proudu 100 mA
• Nastavitelná šířka pásma
• Vysoké odmítnutí signálů a šumu mimo pásmo
• Imunita vůči falešným signálům
• Vysoká střední frekvence (0,01 Hz až 500 kHz)

Dekodér tónů LM567 PLL má mnoho aplikací: dekódování dotykových tónů, přesný oscilátor, monitorování frekvence a ovládání, širokopásmová FSK demodulace, ultrazvukové ovládání, dálkové ovladače nosného proudu a dekodéry komunikačního stránkování.

Práce s dekodérem tónů LM567 PLL:

LM567 je provozován při napájecím napětí 2 V až 9 V a vstupních frekvencích v rozmezí od 1 Hz do 500 kHz. Kondenzátor časování oscilátoru Ct musí být rozdělen na dva, aby se zdvojnásobila frekvence oscilátoru vzhledem ke vstupní frekvenci a filtrační kondenzátory C1 a C2 se musí snížit, aby se zachovaly stejné časové konstanty filtru. Když je PLL uzamčen, výstupní kolík 8 se přepne na zem a aktivuje se. K aktivaci spínače není zapotřebí žádný další napájecí proud. A ON odpor spínače je nepřímo úměrný napájení. Vstup má dostatečnou amplitudu, aby způsobil pokles pin1 pod 2/3 Vs.

Doufám, že máte představu o napěťově řízeném oscilátoru z výše uvedeného článku, takže pokud máte nějaké dotazy k tomuto konceptu nebo k elektrickému a elektronické projekty opusťte sekci komentáře níže.