Осцилатор под напоном (вцо)

Већина потрошачких електроничких уређаја око нас попут мобилних телефона, ТВ-а, радија, Мп3 уређаја за репродукцију итд. Комбинација је дигиталне и аналогне електронике. Где год постоји бежични пренос / пријем или су аудио сигнали укључени у електронски дизајн, требат ће нам периодични осцилирајући електронски сигнали који се називају Осцилирајућим сигналима и врло су корисни у бежичном преносу или за обављање операција повезаних са временом.

Осциллатор у електроници уопштено односи на склоп који је способан да произведе таласне облике. Овај таласни облик може бити синуса, троугла или чак типа зуба пиле. Неки од најчешћих кола осцилатора су ЛЦ круг, круг резервоара итд. Осцилатор контролисан напономје осцилатор који производи осцилирајуће сигнале (таласне облике) са променљивом фреквенцијом. Учесталост овог таласног облика варира варирајући величину улазног напона. За сада можете замислити да је осцилатор вођеног напоном (ВЦО) црна кутија која узима напон променљиве величине и производи излазни сигнал променљиве фреквенције, а фреквенција излазног сигнала је директно пропорционална величини улазног напона. У овом упутству ћемо научити више о овој црној кутији и како је користити у нашим дизајном.

Принцип рада

Постоји много типова ВЦО кола која се користе у различитим апликацијама, али се могу широко класификовати у два типа на основу њиховог излазног напона.

Хармонски осцилатори: Ако је излазни таласни облик осцилатора синусоидалан, тада се назива хармоничним осцилаторима. РЦ, ЛЦ кола и кругови резервоара спадају у ову категорију. Ове врсте осцилатора је теже применити, али имају бољу стабилност од релаксационог осцилатора. Хармонски осцилатори се називају и линеарним осцилатором који се контролише напоном.

Релаксациони осцилатор: Ако је излазни таласни облик осцилатора у тестерастом или троугластом облику, осцилатор се назива Ослабљујући осцилатор. Они су релативно једноставни за примену и стога се најчешће користе. Релаксациони осцилатор се даље може класификовати као

• Осмилатор управљан напоном управљаним емитером
• Уземљени кондензатор осцилатор под напоном
• Осцилатор под напоном контролисан прстеном на бази кашњења

Осцилатор контролисан напоном - практична примена

Као што је раније поменуто, ВЦО се може једноставно конструисати помоћу РЦ или ЛЦ пара, али у стварном свету то нико заиста не ради. Постоји нека посвећена ИЦ која има способност генерисања осцилација на основу улазног напона. Једна од тако често коришћених ИЦ је ЛМ566 из националног полупроводника.

Овај ИЦ може да генерише и троугласти и квадратни талас, а номинална фреквенција овог таласа може се подесити помоћу спољног и кондензатора и отпорника. Касније се ова фреквенција такође може мењати у реалном времену на основу улазног напона који јој се напаја.

Пин дијаграм ЛМ566 ИЦ је приказан испод

ИЦ-ом се може управљати или са једног напајања или са двоструке шине за напајање са радним напоном до 24В. Клинови 3 и 4 су излазни пинови који нам дају квадратни талас, односно талас троугла. Номинална фреквенција се може подесити повезивањем праве вредности кондензатора и отпорника на пинове 7 и 6.

У формуле за израчунавање вредности Р и Ц на основу излазне фреквенције (Фо) је дата са формулама

Фо = 2,4 (Всс - Вц) / Ро + Цо + Всс

Где, Всс је напон напајања (овде 12В), а Вц је управљачки напон примењен на пин 5 на основу чије величине се контролише излазна фреквенција. (Овде смо формирали потенцијални делилац помоћу отпорника 1,5к и 10к за напајање константног напона на пин 5). Пример дијаграма кола за ЛМ566 приказан је доле

У практичној примени, отпорници 1.5к и 10к могу се занемарити, а управљачки напон може се директно испоручити на пин 5. Такође можете променити вредност Ро и Цо на основу вашег потребног опсега излазне фреквенције. Такође погледајте технички лист да бисте проверили како линеарна излазна фреквенција варира у односу на улазни управљачки напон. Вредност излазне фреквенције подесива је помоћу управљачког напона (на пину 5) у омјеру 10: 1, што нам помаже у пружању широког опсега управљања.

Примена осцилатора под напоном (ВЦО)

• Тастер са померањем фреквенције
• Идентификатори фреквенције
• Препознавачи тона тастатуре
• Генератори сата / сигнала / функција
• Користи се за израду фазно закључаних петљи.

Осцилатор под напоном контролисан је главни функцијски блок у систему са фазно закључаном петљом. Дакле, хајде да схватимо и о фазно закључаној петљи, зашто је то важно и шта ВЦО ради унутар фазно закључане петље.

Шта је фазно закључана петља (ПЛЛ)?

Фазно закључана петља која се назива и ППЛ, је систем управљања, док се углавном састоји од три важна блока. Они су фазни детектор, нископропусни филтер и осцилатор под напоном. Заједно ове три чине контролни систем који непрестано прилагођава фреквенцију излазног сигнала на основу фреквенције улазног сигнала. Блок дијаграм ПЛЛ-а је приказан у наставку

ПЛЛ систем се користи у примени где се од нестабилног фреквенцијског сигнала (ф _ИН) мора добити висока стабилна фреквенција (ф _ОУТ). Главна функција ПЛЛ кола је да производи излазни сигнал са истом фреквенцијом улазног сигнала. Ово је веома важно у бежичним апликацијама попут рутера, РФ система преноса, мобилних мрежа итд.

Фазни детектор упоређује улазну фреквенцију (ф _ИН) са излазном фреквенцијом (ф _ОУТ) користећи предвиђену повратну путању. Разлика у ова два сигнала се упоређује и даје у смислу вредности напона и назива се сигнал напона грешке. Овај сигнал напона ће такође имати повезан са неким високофреквентним шумом, који се може филтрирати помоћу нископропусног филтера. Тада се овај напонски сигнал даје ВЦО-у који, као што већ знамо, мења излазну фреквенцију на основу датог напонског сигнала (управљачког напона).

ПЛЛ - Практична примена

Једна од најчешће коришћених ПЛЛ имплементација ИЦ је ЛМ567. То је ИЦ декодер тона, што значи да преслушава одређени кориснички конфигурисани тип тона на пину 3, ако се тај тон прими, он повезује излаз (пин 8) са масом. Дакле, у основи преслушава сав звук доступан на фреквенцији и стално упоређује фреквенцију тих звучних сигнала са унапред подешеном фреквенцијом помоћу ПЛЛ технике. Када се фреквенције подударају са излазним пином, постало је ниско. Пин ЛМ567 ИЦ приказан је доле, коло је веома подложно буци, па се немојте изненадити ако не можете да натерате овај ИЦ да ради на плочи за плочу.

Као што је приказано на пин оут-у, ИЦ се састоји од круга детектора И и К фазе унутар њега. Овај фазни детектор проверава разлику између подешене фреквенције и долазног фреквенцијског сигнала. Спољне компоненте се користе за подешавање вредности ове подешене фреквенције. ИЦ се такође састоји од филтарског кола које ће филтрирати несталне преклопне шуме, али потребан је спољни кондензатор повезан на пин 1. ^Други пин се користи за подешавање ширине опсега ИЦ, већи капацитет ће бити мањи. Клинови 5 и 6 користе се за подешавање вредности подешене фреквенције. Ова вредност фреквенције може се израчунати помоћу следећих формула

Основни круг за ЛМ567 ИЦ приказан је у наставку.

Улазни сигнал чија фреквенција треба да се упореди даје се на пин 3 кроз филтрирајући кондензатор вредности 0,01уФ. Ова фреквенција се упоређује са подешеном фреквенцијом. Фреквенција се подешава помоћу 2.4к отпорника (Р1) и 0.0033 кондензатора (Ц1), те вредности се могу израчунати према вашој подешеној фреквенцији помоћу претходно наведених формула.

Када се улазна фреквенција подудара са подешеном фреквенцијом, излазни пин (пин 8) ће бити уземљен. У супротном, овај клин ће остати висок. Овде смо користили отпорник (Р _Л) као оптерећење, али обично ће то бити ЛЕД или зујалица како захтева дизајн. Стога ЛМ567 користи способност ВЦО да упоређује фреквенције што је врло корисно у аудио / бежичним апликацијама.

Надам се да сте сада добили добру идеју о ВЦО-има, ако сумњате да их објавите у одељку за коментаре или да користите форуме.

Такође проверите:

• РЦ осцилатор померања фазе
• Веин Бридге осцилатор
• Кварцни кристални осцилатор