ออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า (vco)

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่รอบตัวเราเช่นโทรศัพท์มือถือทีวีวิทยุเครื่องเล่น MP3 ฯลฯ เป็นการผสมผสานระหว่าง Digital และ Analog Electronics ที่ใดก็ตามที่มีการส่ง / รับสัญญาณไร้สายหรือสัญญาณเสียงที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่นั่นเราจะต้องมีการสั่นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์เป็นระยะสัญญาณเหล่านี้เรียกว่าสัญญาณสั่นและมีประโยชน์มากในการส่งแบบไร้สายหรือเพื่อดำเนินการที่เกี่ยวข้องกับเวลา

ออสซิลเลเตอร์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปหมายถึงวงจรที่สามารถสร้างรูปคลื่นได้ รูปคลื่นนี้อาจเป็นแบบไซน์สามเหลี่ยมหรือแม้แต่ฟันเลื่อย วงจรออสซิลเลเตอร์ที่พบมากที่สุด ได้แก่ วงจร LC วงจรถังเป็นต้นออสซิลเลเตอร์ที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าเป็นออสซิลเลเตอร์ที่สร้างสัญญาณการสั่น (รูปคลื่น) ที่มีความถี่ตัวแปร ความถี่ของรูปคลื่นนี้แตกต่างกันไปตามขนาดของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ในตอนนี้คุณสามารถจินตนาการถึง Voltage Controlled Oscillator (VCO) เป็นกล่องดำซึ่งรับแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดตัวแปรและสร้างสัญญาณเอาต์พุตที่มีความถี่ตัวแปรและความถี่ของสัญญาณเอาต์พุตจะแปรผันตรงกับขนาดของแรงดันไฟฟ้าอินพุต. เราจะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกล่องดำนี้และวิธีใช้กล่องดำนี้ในการออกแบบของเราในบทช่วยสอนนี้

หลักการทำงานของ

มีวงจร VCO หลายประเภทที่ใช้ในการใช้งานที่แตกต่างกัน แต่สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทอย่างกว้าง ๆ ตามแรงดันไฟฟ้าขาออก

ฮาร์มอนิออสซิลเลเตอร์:ถ้ารูปคลื่นเอาท์พุตของออสซิลเลเตอร์เป็นรูปไซน์จะเรียกว่าฮาร์มอนิออสซิลเลเตอร์ วงจร RC, LC และวงจรรถถังจัดอยู่ในประเภทนี้ ออสซิลเลเตอร์ประเภทนี้ใช้งานได้ยากกว่า แต่มีเสถียรภาพดีกว่าออสซิลเลเตอร์แบบผ่อนคลาย ออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิกเรียกอีกอย่างว่าออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น

Relaxation Oscillator:หากรูปคลื่นเอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์อยู่ในรูปฟันเลื่อยหรือสามเหลี่ยมออสซิลเลเตอร์จะเรียกว่า Relaxation Oscillator สิ่งเหล่านี้ค่อนข้างง่ายในการนำไปใช้และด้วยเหตุนี้จึงใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด Relaxation Oscillator สามารถจำแนกได้อีกเป็น

• Emitter Coupled Voltage Controlled Oscillator
• ออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแบบกราวด์
• วงแหวนควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบหน่วงเวลา

Oscillator ควบคุมแรงดันไฟฟ้า - การใช้งานจริง

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ VCO สามารถสร้างได้โดยใช้คู่ RC หรือ LC แต่ในแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริงไม่มีใครทำเช่นนั้นจริงๆ มี IC เฉพาะบางตัวที่มีความสามารถในการสร้างการสั่นตามแรงดันไฟฟ้าขาเข้า IC ที่ใช้กันทั่วไปเช่น LM566 จากเซมิคอนดักเตอร์ระดับประเทศ

IC นี้สามารถสร้างคลื่นได้ทั้งรูปสามเหลี่ยมและสี่เหลี่ยมและความถี่ที่กำหนดของคลื่นนี้สามารถกำหนดได้โดยใช้ตัวเก็บประจุภายนอกและตัวต้านทาน ในภายหลังความถี่นี้ยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามเวลาจริงตามแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่จ่ายให้

แผนภาพขาของ IC LM566แสดงอยู่ด้านล่าง

IC สามารถทำงานได้จากแหล่งจ่ายเดียวหรือจากรางจ่ายคู่ที่มีแรงดันไฟฟ้าไม่เกิน 24V พิน 3 และ 4 เป็นพินเอาท์พุตที่ให้คลื่นสี่เหลี่ยมและคลื่นสามเหลี่ยมตามลำดับ สามารถกำหนดความถี่ที่กำหนดได้โดยเชื่อมต่อค่าที่ถูกต้องของ Capacitor และ Resistor เข้ากับพิน 7 และ 6

สูตรในการคำนวณมูลค่าของ R และซีตามความถี่เอาท์พุท (Fo) จะได้รับจากสูตร

Fo = 2.4 (Vss - Vc) / Ro + Co + Vss

ที่ไหน

Vss คือแรงดันไฟฟ้า (ที่นี่คือ 12V) และ Vc คือแรงดันควบคุมที่ใช้กับพิน 5 ตามขนาดของความถี่เอาต์พุตที่ควบคุม (ที่นี่เราได้สร้างตัวแบ่งศักย์โดยใช้ตัวต้านทาน 1.5k และ 10k เพื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าคงที่ให้กับพิน 5) แผนภาพวงจรตัวอย่างสำหรับ LM566 แสดงอยู่ด้านล่าง

ในการใช้งานจริงตัวต้านทาน 1.5k และ 10k สามารถละเว้นได้และสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าควบคุมให้กับขา 5 ได้โดยตรงคุณยังสามารถเปลี่ยนค่าของ Ro และ Co ตามช่วงความถี่เอาต์พุตที่คุณต้องการ นอกจากนี้โปรดดูแผ่นข้อมูลเพื่อตรวจสอบว่าความถี่เอาต์พุตเชิงเส้นแตกต่างกันอย่างไรตามแรงดันไฟฟ้าควบคุมอินพุต ค่าของความถี่เอาต์พุตสามารถปรับได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้าควบคุม (ที่ขา 5) ด้วยอัตราส่วน 10: 1 ซึ่งช่วยให้เราสามารถควบคุมได้หลากหลาย

การใช้งานของออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า (VCO)

• การเปลี่ยนความถี่
• ตัวระบุความถี่
• ตัวจดจำเสียงปุ่มกด
• เครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกา / สัญญาณ / ฟังก์ชัน
• ใช้ในการสร้าง Phase Locked Loops

ออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าเป็นบล็อกฟังก์ชันหลักในระบบ Phase Locked Loop เพื่อให้เรายังเข้าใจเกี่ยวกับเฟสล็อกลูปทำไมมันเป็นสิ่งที่สำคัญและสิ่งที่ไม่ VCO ภายในเฟสล็อกลูป

Phase Locked Loop (PLL) คืออะไร?

Phase Locked Loop เรียกอีกอย่างว่า PPL เป็นระบบควบคุมในขณะที่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามบล็อกที่สำคัญ พวกเขาคือเครื่องตรวจจับเฟสตัวกรองความถี่ต่ำและออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า ทั้งสามนี้รวมกันเป็นระบบควบคุมซึ่งจะปรับความถี่ของสัญญาณเอาต์พุตตามความถี่ของสัญญาณอินพุตอย่างต่อเนื่อง แผนภาพบล็อกของ PLL แสดงอยู่ด้านล่าง

ระบบ PLL ใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องได้รับความถี่ที่เสถียรสูง (f _OUT) จากสัญญาณความถี่ที่ไม่เสถียร (f _IN) หน้าที่หลักของวงจร PLL คือการสร้างสัญญาณเอาต์พุตที่มีความถี่เดียวกันของสัญญาณอินพุต สิ่งนี้สำคัญมากในแอปพลิเคชันไร้สายเช่นเราเตอร์ระบบส่ง RF เครือข่ายโทรศัพท์มือถือเป็นต้น

เครื่องตรวจจับเฟสเปรียบเทียบความถี่อินพุต (f _IN) กับความถี่เอาต์พุต (f _OUT) โดยใช้เส้นทางป้อนกลับที่ให้ไว้ ความแตกต่างของสัญญาณทั้งสองนี้ถูกเปรียบเทียบและกำหนดในรูปของค่าแรงดันไฟฟ้าและเรียกว่าสัญญาณแรงดันไฟฟ้าผิดพลาด สัญญาณแรงดันไฟฟ้านี้จะมีเสียงรบกวนความถี่สูงควบคู่ไปด้วยซึ่งสามารถกรองได้โดยใช้ตัวกรองความถี่ต่ำ จากนั้นสัญญาณแรงดันไฟฟ้านี้จะถูกส่งไปยัง VCO ซึ่งตามที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าความถี่เอาต์พุตจะแตกต่างกันไปตามสัญญาณแรงดันไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้าควบคุม) ที่ให้ไว้

PLL - การใช้งานจริง

หนึ่งใน PLL ที่ใช้กันทั่วไปใช้ IC เป็นLM567เป็นไอซีตัวถอดรหัสโทนซึ่งหมายความว่าจะรับฟังประเภทของโทนเสียงที่ผู้ใช้กำหนดค่าไว้ที่พิน 3 หากได้รับโทนเสียงนั้นจะเชื่อมต่อเอาต์พุต (พิน 8) กับกราวด์ ดังนั้นโดยพื้นฐานแล้วเพื่อฟังเสียงทั้งหมดที่มีอยู่ในความถี่และทำการเปรียบเทียบความถี่ของสัญญาณเสียงเหล่านั้นกับความถี่ที่ตั้งไว้โดยใช้เทคนิค PLL เมื่อความถี่ตรงกับขาเอาต์พุตมันจะต่ำ พินของ LM567 IC แสดงไว้ด้านล่างวงจรมีความไวต่อสัญญาณรบกวนสูงดังนั้นอย่าแปลกใจถ้าคุณไม่สามารถให้ IC นี้ทำงานบนเขียงหั่นขนมได้

ดังแสดงในขาออก IC ประกอบด้วยวงจรตรวจจับ I และ Q Phase อยู่ภายใน เครื่องตรวจจับเฟสนี้ตรวจสอบความแตกต่างระหว่างความถี่ที่ตั้งไว้และสัญญาณความถี่ขาเข้า ส่วนประกอบภายนอกใช้เพื่อกำหนดค่าของความถี่ชุดนี้ ไอซียังประกอบด้วยวงจรกรองซึ่งจะกรองเสียงสลับกับร่องกับรอย แต่มันต้องใช้ตัวเก็บประจุภายนอกที่เชื่อมต่อกับขา 1. 2 ^{ครั้งที่}ขาจะใช้เพื่อกำหนดแบนด์วิดธ์ของ IC สูงกว่าความจุที่ต่ำกว่าจะมีแบนด์วิดธ์ หมุด 5 และ 6 ใช้เพื่อกำหนดค่าความถี่ที่ตั้งไว้ ค่าความถี่นี้สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรด้านล่าง

วงจรพื้นฐานสำหรับ LM567 IC แสดงไว้ด้านล่าง

สัญญาณอินพุตที่ต้องเปรียบเทียบความถี่จะถูกกำหนดให้กับพิน 3 ผ่านตัวเก็บประจุกรองที่มีค่า 0.01uF ความถี่นี้เปรียบเทียบกับความถี่ที่ตั้งไว้ ความถี่ถูกกำหนดโดยใช้ตัวต้านทาน 2.4k (R1) และ 0.0033 ตัวเก็บประจุ (C1) ค่าเหล่านี้สามารถคำนวณได้ตามความถี่ที่ตั้งไว้โดยใช้สูตรที่กล่าวถึงข้างต้น

เมื่อความถี่อินพุตตรงกับความถี่ที่ตั้งไว้ขาเอาต์พุต (พิน 8) จะต่อสายดิน หากไม่เช่นนั้นพินนี้จะยังคงสูงอยู่ ที่นี่เราได้ใช้ Resistor (R _L) เป็นโหลด แต่โดยปกติจะเป็น Led หรือ Buzzer ตามที่การออกแบบต้องการ ดังนั้นLM567จึงใช้ความสามารถของ VCO ในการเปรียบเทียบความถี่ซึ่งมีประโยชน์มากในแอพพลิเคชั่นที่เกี่ยวข้องกับเสียง / ไร้สาย

หวังว่าคุณจะมีความคิดที่ดีเกี่ยวกับ VCO ในตอนนี้หากคุณมีข้อสงสัยให้โพสต์ไว้ในส่วนความคิดเห็นหรือใช้ฟอรัม

ตรวจสอบด้วย:

• RC Phase Shift Oscillator
• Wein Bridge Oscillator
• ออสซิลเลเตอร์คริสตัลควอตซ์