Генератор, управляемый напряжением (vco)

Большинство бытовых электронных устройств, таких как мобильные телефоны, телевидение, радио, MP3-плееры и т. Д., Представляют собой комбинацию цифровой и аналоговой электроники. Везде, где есть беспроводная передача / прием или звуковые сигналы участвуют в электронной конструкции, нам потребуются периодические колебательные электронные сигналы, эти сигналы называются колебательными сигналами и очень полезны при беспроводной передаче или для выполнения операций, связанных с синхронизацией.

Осциллятор в области электроники, как правило, относится к схеме, которая способна производить формы волны. Форма волны может быть синусоидальной, треугольной или даже зубчатой. Некоторые из наиболее распространенных схем генератора - это LC-цепь, бак-схема и т.д. Генератор, управляемый напряжением.представляет собой генератор, который генерирует колебательные сигналы (формы волны) с переменной частотой. Частота этого сигнала изменяется путем изменения величины входного напряжения. А пока вы можете представить себе генератор, управляемый напряжением (ГУН), как черный ящик, который принимает напряжение переменной величины и выдает выходной сигнал переменной частоты, а частота выходного сигнала прямо пропорциональна величине входного напряжения.. В этом уроке мы узнаем больше об этом черном ящике и о том, как использовать его в наших проектах.

Принцип работы

Существует много типов схем ГУН, используемых в различных приложениях, но их можно в целом разделить на два типа в зависимости от их выходного напряжения.

Гармонические генераторы: если форма выходного сигнала генератора синусоидальна, то она называется гармоническими осцилляторами. В эту категорию попадают RC, LC-цепи и резервуары. Эти типы осцилляторов сложнее реализовать, но они более стабильны, чем осциллятор релаксации. Генераторы гармонических колебаний также называются генераторами, управляемыми линейным напряжением.

Осциллятор релаксации: если выходной сигнал осциллятора имеет пилообразную или треугольную форму, тогда осциллятор называется осциллятором релаксации. Их сравнительно легко реализовать и, следовательно, они наиболее широко используются. Осциллятор релаксации можно далее классифицировать как

• Осциллятор с управляемым напряжением, связанный с эмиттером
• Заземленный конденсатор Генератор, управляемый напряжением
• Кольцевой генератор с управлением напряжением на основе задержки

Генератор, управляемый напряжением - Практическое применение

Как упоминалось ранее, VCO можно просто построить с использованием пары RC или LC, но в реальных приложениях этого никто не делает. Есть специальная ИС, которая может генерировать колебания в зависимости от входного напряжения. Одной из таких широко используемых ИС является LM566 от National Semiconductor.

Эта ИС способна генерировать как треугольную, так и прямоугольную волну, и номинальная частота этой волны может быть установлена ​​с помощью внешнего конденсатора и резистора. Позже эту частоту также можно будет изменять в реальном времени в зависимости от подаваемого на нее входного напряжения.

Контактный схема LM566 IC показано ниже

ИС может работать как от одного источника питания, так и от двух шин питания с рабочим напряжением до 24 В. Контакты 3 и 4 - это выходные контакты, которые дают нам прямоугольную и треугольную волну соответственно. Номинальную частоту можно установить, подключив правильное значение конденсатора и резистора к контактам 7 и 6.

В формулах для вычисления значения R и C, основанных на выходной частоте (Fo) задаются формулы

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

Где, Vss - напряжение питания (здесь 12 В), а Vc - управляющее напряжение, приложенное к выводу 5, в зависимости от величины которой регулируется выходная частота. (Здесь мы сформировали делитель потенциала, используя резистор 1,5 кОм и резистор 10 кОм для подачи постоянного напряжения на вывод 5). Примерная принципиальная схема LM566 приведена ниже.

В практических приложениях резисторы 1,5 кОм и 10 кОм можно игнорировать, а управляющее напряжение можно напрямую подавать на вывод 5. Вы также можете изменить значение Ro и Co в зависимости от требуемого диапазона выходной частоты. Также обратитесь к таблице данных, чтобы проверить, насколько линейно изменяется выходная частота относительно входного управляющего напряжения. Значение выходной частоты регулируется с помощью управляющего напряжения (на выводе 5) в соотношении 10: 1, что помогает нам в обеспечении широкого диапазона управления.

Применение генераторов, управляемых напряжением (ГУН)

• Частотная манипуляция
• Идентификаторы частоты
• Распознаватели тона клавиатуры
• Генераторы часов / сигналов / функций
• Используется для создания циклов фазовой синхронизации.

Генератор, управляемый напряжением, является основным функциональным блоком в системе фазовой автоподстройки частоты. Итак, давайте также разберемся с контуром фазовой автоподстройки частоты, почему он важен и что делает ГУН внутри контура фазовой автоподстройки частоты.

Что такое контур фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)?

Контур фазовой автоподстройки частоты, также называемый PPL, представляет собой систему управления, которая в основном состоит из трех важных блоков. Это фазовый детектор, фильтр нижних частот и генератор, управляемый напряжением. Вместе эти три образуют систему управления, которая постоянно регулирует частоту выходного сигнала в зависимости от частоты входного сигнала. Блок-схема ФАПЧ показана ниже.

Система ФАПЧ используется в приложениях, где высокая стабильная частота (f _OUT) должна быть получена из сигнала нестабильной частоты (f _IN). Основная функция схемы ФАПЧ - производить выходной сигнал с той же частотой, что и входной. Это очень важно для беспроводных приложений, таких как маршрутизаторы, системы передачи радиочастот, мобильные сети и т. Д.

Фазовый детектор сравнивает входную частоту (f _IN) с выходной частотой (f _OUT), используя предоставленный тракт обратной связи. Разница в этих двух сигналах сравнивается и выражается в виде значения напряжения и называется сигналом напряжения ошибки. С этим сигналом напряжения также будет связан некоторый высокочастотный шум, который можно отфильтровать с помощью фильтра нижних частот. Затем этот сигнал напряжения подается на ГУН, который, как мы уже знаем, изменяет выходную частоту на основе предоставленного сигнала напряжения (управляющего напряжения).

PLL - Практическое применение

LM567 - одна из часто используемых интегральных схем ФАПЧ. Это ИС декодера тона, что означает, что она прослушивает определенный пользователем тип тона на контакте 3, если этот тон получен, он подключает выход (контакт 8) к земле. То есть, в основном, чтобы прослушивать весь звук, доступный на частоте, и постоянно сравнивать частоту этих звуковых сигналов с заданной частотой с использованием техники PLL. Когда частоты совпадают, выходной контакт становится низким. Вывод микросхемы LM567 показан ниже, схема очень чувствительна к шуму, поэтому не удивляйтесь, если вам не удастся заставить эту микросхему работать на макетной плате.

Как показано на выводе, ИС состоит из схемы детектора фазы I и Q внутри нее. Эти фазовые детекторы проверяют разницу между заданной частотой и входным частотным сигналом. Внешние компоненты используются для установки значения этой заданной частоты. IC также состоит из фильтра цепи, которая будет фильтровать неустойчивый шум переключения, но это требует внешнего конденсатора, подключенного к контакту 1. 2 - ^й вывод используется для установки полосы пропускания IC, более высокой емкости меньше будет шириной полосы частот. Контакты 5 и 6 используются для установки значения заданной частоты. Это значение частоты можно рассчитать с помощью формул ниже.

Базовая схема микросхемы LM567 показана ниже.

Входной сигнал, частота которого должна сравниваться, подается на вывод 3 через фильтрующий конденсатор емкостью 0,01 мкФ. Эта частота сравнивается с заданной частотой. Частота устанавливается с помощью резистора 2,4 кОм (R1) и конденсатора 0,0033 (C1), эти значения могут быть рассчитаны в соответствии с вашей установленной частотой, используя приведенные выше формулы.

Когда входная частота совпадает с заданной частотой, выходной контакт (контакт 8) будет заземлен. В противном случае этот штифт останется высоким. Здесь мы использовали резистор (R _L) в качестве нагрузки, но обычно это будет светодиод или зуммер, как того требует конструкция. Таким образом, LM567 использует возможность VCO для сравнения частот, что очень полезно в приложениях, связанных с аудио / беспроводной связью.

Надеюсь, теперь вы получили хорошее представление о VCO. Если у вас есть сомнения, разместите их в разделе комментариев или воспользуйтесь форумом.

Также проверьте:

• RC-фазовый генератор
• Осциллятор моста Вайна
• Кварцевый кварцевый осциллятор