Wat is een spanningsgestuurde oscillator?
Een spanningsgestuurde oscillator is een oscillator met een uitgangssignaal waarvan de uitgang kan worden gevarieerd over een bereik dat wordt bestuurd door de DC-ingangsspanning. Het is een oscillator waarvan de uitgangsfrequentie direct gerelateerd is aan de spanning aan de ingang. De oscillatiefrequentie varieert van enkele hertz tot honderden GHz. Door de DC-ingangsspanning te variëren, kan de output frequentie van het signaal geproduceerd wordt aangepast.
2 soorten spanningsgestuurde oscillatoren
- Harmonische oscillatoren: de uitvoer is een signaal met een sinusvormige golfvorm. Voorbeelden zijn kristaloscillatoren en tankoscillatoren
- Relaxation Oscillators: De output is een signaal met een zaagtand- of driehoekige golfvorm en biedt een breed scala aan operationele frequenties. De uitgangsfrequentie is afhankelijk van het tijdstip van opladen en ontladen van de condensator.
Basis werkingsprincipe van Sawtooth waveform generator VCO
Voor een spanningsgestuurde oscillator die een zaagtandgolfvorm genereert, is de hoofdcomponent de condensator die aan het laden en ontladen is en de vorming van de uitgangsgolfvorm bepaalt. De input wordt gegeven in de vorm van een regelbare spanning. Deze spanning wordt omgezet in een stroomsignaal en wordt toegevoerd aan de condensator. Terwijl de stroom door de condensator gaat, begint deze op te laden en begint er een spanning overheen te bouwen. Naarmate de condensator wordt opgeladen en de spanning eroverheen geleidelijk toeneemt, wordt de spanning met behulp van een comparator vergeleken met een referentiespanning.
Wanneer de condensatorspanning de referentiespanning overschrijdt, genereert de comparator een hoge logische output die de transistor activeert, en de condensator wordt verbonden met de aarde en begint te ontladen. De gegenereerde uitgangsgolfvorm is dus de weergave van het opladen en ontladen van de condensator en de frequentie wordt geregeld door de gelijkstroomingangsspanning.
Toepassingen van VCO
- Elektronische storingsapparatuur.
- Functiegenerator.
- Productie van elektronische muziek, voor de productie van verschillende soorten ruis.
- Fasevergrendelde lus.
- Frequentiesynthesizers, gebruikt in communicatiecircuits.
Een praktische VCO - LM566
Een praktisch voorbeeld van een spanningsgestuurde oscillator (VCO) is de LM566. De LM566 is een VCO voor algemene doeleinden die kan worden gebruikt om blokgolf- en driehoekgolfvormen te genereren als een functie-ingangsspanning.
De LM566 is gespecificeerd voor gebruik in een temperatuurbereik van 0 ° C tot 70 ° C. De frequentie hiervan is een lineaire functie van een stuurspanning. De frequentie wordt ook geregeld door een externe weerstand en condensator, waarvan de waarden de vrijloopfrequentie regelen.
Pin Beschrijving:
- Pin 1: aarde (GND)
- Pin 2: Geen verbinding (NC)
- Pin 3: blokgolfuitgang
- Pin 4: Driehoekige golfuitgang
- Pin 5: Modulatie-ingang
- Pin 6: Timing-weerstand
- Pin 7: timingcondensator
- Pin 8: Vcc
Kenmerken:
- De maximale bedrijfsspanning is 10V tot 24V
- Stabiliteit op hoge temperatuur
- De bedrijfstemperatuur is 0 ° C tot 70 ° C
- De frequentie kan worden geregeld met behulp van stroom, spanning, weerstand of condensator
- Vermogensdissipatie is 300mV
- Uitstekend afwijzing van de voeding
Toepassingen:
- Functiegenerator
- Toongenerator
- FM-modulatie
- Frequentie shift keying
- Klok generator
Werking van LM566:
De afbeelding laat zien dat de LM566 IC stroombronnen bevat om een externe condensator op te laden en te ontladen met een snelheid die is ingesteld door een externe weerstand R1 en de modulerende DC-ingangsspanning V.
Een 0,001 µF condensator is aangesloten op pin 5 en pin 6. Een Schmitt-triggercircuit wordt gebruikt om de stroombronnen te schakelen tussen opladen en ontladen van de condensator en de driehoekige spanning die wordt geproduceerd over de condensator en blokgolf van de Schmitt-trigger wordt geleverd als uitgangen via buffer versterkers. Beide uitgangsgolfvormen zijn gebufferd zodat de uitgangsimpedantie van elk 50 f2 is. De typische grootte van de driehoekige golf en de blokgolf is 2,4 V piek tot piek en 5,4 V piek tot piek. De vrijlopende of middenbedrijfsfrequentie, f0 is
Toepassing van VCO - Phase-Locked Loop
Wat is de Phase-Locked Loop?
Het is een elektronisch circuit dat wordt gebruikt om de uitgangsfrequentie van de spanningsgestuurde oscillator te vergrendelen met de gewenste ingangsfrequentie door constant de fase van de ingangsfrequentie te vergelijken met die van de uitgangsfrequentie van de VCO. De PLL wordt gebruikt om een signaal te genereren, te moduleren of te demoduleren. Ze worden voornamelijk gebruikt bij frequentiemodulatie en amplitudemodulatie. De uitgangsfrequentie van de spanningsgestuurde oscillator wordt constant aangepast totdat deze overeenkomt met de ingangsfrequentie.
Hoe werkt een Phase Locked Loop?
In het bovenstaande blokschema vergelijkt de PD- of Fasedetector de uitgangsfrequentie met de ingangsreferentiefrequentie. In het geval van een mismatch genereert de fasedetector een foutsignaal dat wordt gefilterd met behulp van een laagdoorlaatfilter om de ruis te verwijderen en dit signaal wordt toegepast op de spanningsgestuurde oscillator om dienovereenkomstig de uitgangsfrequentie te genereren. Deze uitgangsfrequentie wordt aan de fasedetector gegeven via een gedeeld door N-teller die de uitgangsfrequentie deelt door een bepaald getal N.
Een praktische toepassing van PLL - Tone Decoder met LM567
De LM567 is een toondecoder. Het is bedoeld om een verzadigde transistorschakelaar aan aarde te geven wanneer het ingangssignaal beschikbaar is. Het bestaat uit een spanningsgestuurde oscillator (VCO) en de fasedetector. Een spanningsgestuurde oscillator moet de middenfrequentie van de decoder verifiëren. Externe componenten worden gebruikt om de middenfrequentie, bandbreedte en uitgangsvertraging in te stellen.
De fasedetector en VCO vormen een fasevergrendelde lus (PLL) wanneer de PLL is vergrendeld en de amplitude van het ingangssignaal een intern vooraf ingestelde drempel overschrijdt, een schakelaar naar de aarde wordt geactiveerd op de uitgang.
Kenmerken:
- 20 tot 1 frequentiebereik met een externe weerstand
- Logisch compatibele uitgang met 100mA stroomafname
- Instelbare bandbreedte
- Hoge onderdrukking van signalen buiten de band en ruis
- Immuniteit voor valse signalen
- Hoge middenfrequentie (0,01 Hz tot 500 kHz)
De LM567 PLL-toondecoder heeft vele toepassingen: touch-tone-decodering, precisie-oscillator, frequentiebewaking en -regeling, breedband FSK-demodulatie, ultrasone bedieningselementen, draaggolfstroomafstandsbedieningen en communicatie-oproepdecoders.
Werking van LM567 PLL Tone Decoder:
De LM567 wordt gebruikt met voedingsspanningen van 2V tot 9V en ingangsfrequenties van 1 Hz tot 500 kHz. De oscillatortimingcondensator Ct moet in tweeën worden verdeeld om de oscillatorfrequentie ten opzichte van de ingangsfrequentie te verdubbelen en de filtercondensatoren Cl en C2 moeten worden gereduceerd om dezelfde filtertijdconstanten te behouden. Wanneer de PLL is vergrendeld, wordt de uitgangspen 8 naar aarde geschakeld en geactiveerd. Er is geen extra voedingsstroom nodig om de schakelaar te activeren. En de AAN-weerstand van de schakelaar is omgekeerd evenredig met het aanbod. De ingang heeft voldoende amplitude om pin1 onder 2/3 Vs te laten zakken.
Ik hoop dat je een idee hebt gekregen over de spanningsgestuurde oscillator uit het bovenstaande artikel, dus als je vragen hebt over dit concept of over de elektrische en elektronische projecten laat het commentaar hieronder achter.
