Was ist ein spannungsgesteuerter Oszillator?
Ein spannungsgesteuerter Oszillator ist ein Oszillator mit einem Ausgangssignal, dessen Ausgang über einen Bereich variiert werden kann, der durch die Eingangsgleichspannung gesteuert wird. Es ist ein Oszillator, dessen Ausgangsfrequenz in direktem Zusammenhang mit der Spannung an seinem Eingang steht. Die Schwingungsfrequenz variiert von wenigen Hertz bis zu Hunderten von GHz. Durch Variation der Eingangsgleichspannung wird der Ausgang Frequenz des Signals produziert wird angepasst.
2 Arten von spannungsgesteuerten Oszillatoren
- Harmonische Oszillatoren: Der Ausgang ist ein Signal mit einer sinusförmigen Wellenform. Beispiele sind Quarzoszillatoren und Tankoszillatoren
- Relaxationsoszillatoren: Der Ausgang ist ein Signal mit einer Sägezahn- oder Dreieckswellenform und bietet einen weiten Bereich von Betriebsfrequenzen. Die Ausgangsfrequenz hängt von der Zeit des Ladens und Entladens des Kondensators ab.
Grundlegendes Arbeitsprinzip des Sägezahn-Wellenformgenerators VCO
Bei einem spannungsgesteuerten Oszillator, der eine Sägezahnwellenform erzeugt, ist die Hauptkomponente der Kondensator, dessen Laden und Entladen über die Bildung der Ausgangswellenform entscheidet. Der Eingang wird in Form einer Spannung angegeben, die gesteuert werden kann. Diese Spannung wird in ein Stromsignal umgewandelt und an den Kondensator angelegt. Wenn der Strom durch den Kondensator fließt, beginnt er sich aufzuladen und eine Spannung baut sich über ihm auf. Wenn sich der Kondensator auflädt und die Spannung über ihm allmählich ansteigt, wird die Spannung unter Verwendung eines Komparators mit einer Referenzspannung verglichen.
Wenn die Kondensatorspannung die Referenzspannung überschreitet, erzeugt der Komparator einen hohen Logikausgang, der den Transistor auslöst, und der Kondensator ist mit Masse verbunden und beginnt sich zu entladen. Somit ist die erzeugte Ausgangswellenform die Darstellung des Ladens und Entladens des Kondensators und die Frequenz wird durch die Eingangsgleichspannung gesteuert.
Anwendungen von VCO
- Elektronische Störgeräte.
- Funktionsgenerator.
- Produktion elektronischer Musik zur Erzeugung verschiedener Arten von Geräuschen.
- Phasenregelkreis.
- Frequenzsynthesizer, die in Kommunikationsschaltungen verwendet werden.
Ein praktischer VCO - LM566
Ein praktisches Beispiel für einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) ist der LM566. Der LM566 ist ein Allzweck-VCO, der zur Erzeugung von Rechteck- und Dreieckswellenformen als Funktionseingangsspannung verwendet werden kann.
Der LM566 ist für den Betrieb im Temperaturbereich von 0 ° C bis 70 ° C ausgelegt. Die Frequenz ist eine lineare Funktion einer Steuerspannung. Die Frequenz wird auch von einem externen Widerstand und Kondensator gesteuert, deren Werte die Freilauffrequenz steuern.
Pin Beschreibung:
- Pin 1: Masse (GND)
- Pin 2: Keine Verbindung (NC)
- Pin 3: Rechteckwellenausgang
- Pin 4: Dreieckwellenausgang
- Pin 5: Modulationseingang
- Pin 6: Timing-Widerstand
- Pin 7: Zeitkondensator
- Pin 8: Vcc
Eigenschaften:
- Die maximale Betriebsspannung beträgt 10V bis 24V
- Hochtemperaturstabilität
- Die Betriebstemperatur beträgt 0 ° C bis 70 ° C.
- Die Frequenz kann mit Strom, Spannung, Widerstand oder Kondensator gesteuert werden
- Die Verlustleistung beträgt 300 mV
- Ausgezeichnet Zurückweisung der Stromversorgung
Anwendungen:
- Funktionsgenerator
- Tongenerator
- FM-Modulation
- Frequenzumtastung
- Uhrengenerator
Arbeitsweise von LM566:
Die Abbildung zeigt, dass der LM566-IC Stromquellen zum Laden und Entladen eines externen Kondensators mit einer Rate enthält, die durch einen externen Widerstand R1 und die modulierende Gleichstromeingangsspannung V eingestellt wird.
Ein 0,001 uF-Kondensator ist an Pin 5 und Pin 6 angeschlossen. Eine Schmitt-Triggerschaltung wird verwendet, um die Stromquellen zwischen Laden und Entladen des Kondensators umzuschalten, und die über den Kondensator und die Rechteckwelle vom Schmitt-Trigger erzeugte Dreiecksspannung werden als Ausgänge durch bereitgestellt Pufferverstärker. Beide Ausgangswellenformen werden gepuffert, so dass die Ausgangsimpedanz von jeder 50 f2 beträgt. Die typische Größe der Dreieckswelle und der Rechteckwelle beträgt 2,4 V Spitze zu Spitze und 5,4 V Spitze zu Spitze. Die Freilauf- oder Mittenbetriebsfrequenz f0 ist
Anwendung von VCO - Phase-Locked Loop
Was ist der Phasenregelkreis?
Es ist eine elektronische Schaltung, die verwendet wird, um die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators mit der gewünschten Eingangsfrequenz zu verriegeln, indem die Phase der Eingangsfrequenz ständig mit der der Ausgangsfrequenz des VCO verglichen wird. Die PLL wird verwendet, um ein Signal zu erzeugen, zu modulieren oder zu demodulieren. Sie werden hauptsächlich in der Frequenzmodulation und Amplitudenmodulation verwendet. Die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators wird ständig angepasst, bis sie mit der Eingangsfrequenz übereinstimmt.
Wie funktioniert ein Phasenregelkreis?
Im obigen Blockdiagramm vergleicht der PD oder Phasendetektor die Ausgangsfrequenz mit der Eingangsreferenzfrequenz. Im Falle einer Fehlanpassung erzeugt der Phasendetektor ein Fehlersignal, das unter Verwendung eines Tiefpassfilters gefiltert wird, um das Rauschen zu entfernen, und dieses Signal wird an den spannungsgesteuerten Oszillator angelegt, um dementsprechend die Ausgangsfrequenz zu erzeugen. Diese Ausgangsfrequenz wird dem Phasendetektor durch einen Zähler zum Teilen durch N gegeben, der die Ausgangsfrequenz durch eine bestimmte Zahl N teilt.
Eine praktische Anwendung des PLL-Tone-Decoders mit LM567
Der LM567 ist ein Tondecoder. Es ist beabsichtigt, einen gesättigten Transistorschalter gegen Masse zu geben, wenn das Eingangssignal verfügbar ist. Es besteht aus einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) und dem Phasendetektor. Ein spannungsgesteuerter Oszillator dient zur Überprüfung der Mittenfrequenz des Decoders. Externe Komponenten werden verwendet, um die Mittenfrequenz, Bandbreite und Ausgangsverzögerung einzustellen.
Der Phasendetektor und der VCO bilden eine Phasenregelschleife (PLL), wenn die PLL verriegelt ist und die Eingangssignalamplitude einen intern voreingestellten Schwellenwert überschreitet. Am Ausgang wird ein Schalter auf Masse aktiviert.
Eigenschaften:
- 20 bis 1 Frequenzbereich mit externem Widerstand
- Logikkompatibler Ausgang mit 100 mA Stromsenkungsfähigkeit
- Einstellbare Bandbreite
- Hohe Unterdrückung von Außerbandsignalen und Rauschen
- Immunität gegen falsche Signale
- Hohe Mittenfrequenz (0,01 Hz bis 500 kHz)
Der PLL-Tondecoder LM567 hat viele Anwendungen: Touch-Ton-Decodierung, Präzisionsoszillator, Frequenzüberwachung und -steuerung, Breitband-FSK-Demodulation, Ultraschallsteuerung, Trägerstromfernbedienung und Paging-Decoder für Kommunikation.
Funktionsweise des LM567 PLL Tone Decoders:
Der LM567 wird mit Versorgungsspannungen von 2 V bis 9 V und Eingangsfrequenzen von 1 Hz bis 500 kHz betrieben. Der Oszillator-Zeitsteuerungskondensator Ct muss zweigeteilt werden, um die Oszillatorfrequenz relativ zur Eingangsfrequenz zu verdoppeln, und die Filterkondensatoren C1 und C2 müssen reduziert werden, um die gleichen Filterzeitkonstanten beizubehalten. Wenn die PLL verriegelt ist, wird der Ausgangspin 8 auf Masse geschaltet und aktiviert. Es ist kein zusätzlicher Versorgungsstrom erforderlich, um den Schalter zu aktivieren. Und der EIN-Widerstand des Schalters ist umgekehrt proportional zur Versorgung. Der Eingang hat eine ausreichende Amplitude, um zu bewirken, dass Pin1 unter 2/3 Vs fällt.
Ich hoffe, Sie haben aus dem obigen Artikel eine Vorstellung vom spannungsgesteuerten Oszillator. Wenn Sie also Fragen zu diesem Konzept oder zu den elektrischen und elektrischen Fragen haben elektronische Projekte Hinterlasse den Kommentarbereich unten.
