Osciladores gestionados por tensión (VCO)

Se necesita un tipo de osciladores sintonizables para una serie de propósitos wi-fi para los que la frecuencia de salida es un rendimiento de la entrada. La mayoría de las veces se utiliza una señal de tensión como entrada de gestión para variar la frecuencia de salida. Este tipo de osciladores se conocen como osciladores controlados por tensión o simplemente VCO.

La mayoría de ellos se utilizan en moduladores de impulsos (AM), moduladores de frecuencia (FM) y bucles parcialmente cerrados. La frecuencia se varía controlando electrónicamente una capacitancia dependiente de la tensión del circuito resonante RLC. Nos permite centrarnos temporalmente en esta idea.

Gestión de la frecuencia en VCO

Los VCOs son de muchos tipos, pueden ser una especie de oscilador LC o de cristal, o pueden ser una especie de oscilador RC o multivibrador. La determinación de abajo ilustra el funcionamiento fundamental de un VCO.

Para un oscilador RC de tipo, la frecuencia de las oscilaciones es inversamente proporcional a la capacidad (f = 1 / (2πRC)) y para un oscilador LC la frecuencia de las oscilaciones es 1 / (2π√LC). Debido a este hecho, al aumentar la tensión inversa o de gestión, la capacidad disminuye. Por tanto, al aumentar la tensión de gestión aumentará la frecuencia de las oscilaciones y viceversa.

Dentro de las determinaciones anteriores, el oscilador funciona a su frecuencia regular o de funcionamiento libre a la tensión de gestión nominal Vc. La frecuencia aumentará con el aumento de la tensión de gestión por encima del valor nominal y la frecuencia más baja con el más bajo a Vc por debajo de la tensión nominal.

Para conseguir esta tensión variable, se utilizan diodos de capacidad variable, varactores que se pueden encontrar con una variación de capacidad totalmente diferente. Para los osciladores de baja frecuencia se aplican varias estrategias como, por ejemplo, cambiar la carga del condensador, con la ayuda de un suministro presente de tensión gestionada.

Variedades de osciladores gestionados por tensión

Según el tipo de osciladores de tensión producidos, se clasifican en dos equipos, especialmente osciladores armónicos y osciladores de reposo.

Oscilador armónico

El oscilador gestionado por tensión armónica o lineal produce la forma de onda sinusoidal de salida. Los osciladores de cristal y LC son ejemplos de este tipo de VCO. En este VCO, la tensión a través del diodo varía la capacidad del diodo varactor. Por tanto, la capacitancia del varactor del circuito LC se ajusta en función de la frecuencia.

En lo que respecta a las instalaciones, la estabilidad de la temperatura y la frecuencia de ruido es significativamente mejor en estos osciladores en contraste con los osciladores de reposo. Sin embargo, la desventaja de este oscilador es que no puede aplicarse simplemente en un CI monolítico.

Oscilador de ocio

Estos VCO se utilizan para generar una forma de onda triangular o de diente de sierra. Se pueden aplicar de forma sencilla a CI monolíticos que pueden ser sintonizables a diversas frecuencias. Estos osciladores se clasifican una vez más en VCO acoplado a emisor, VCO conectado a tierra y VCO basado principalmente en anillo.

El uso más común de los VCOs es de dos tipos, especialmente el VCO como multivibrador y el VCO como Schmitt.

En el caso del multivibrador VCO, la capacidad de carga presente en ambos aspectos del multivibrador es proporcional a la tensión de entrada externa. Se eligió confiar en el valor del condensador dentro de la frecuencia del multivibrador.

La onda cuadrada es la salida de este tipo de oscilador. Este esquema es fácil de manejar, menos costoso y funciona con bajas corrientes de alimentación.

Otro tipo frecuente de VCO es el que se construye con comparador, integrador, desplazador y un Schmitt activado. Los índices de tiempo de un condensador sobre una tensión determinada varían en función de un buffer contenido en el CI VCO. Esta carga actual es proporcional a la tensión de modulación.

En cuanto se alcanza la fase de borde, el condensador deja de cargarse y empieza a descargarse. Así, el ciclo de carga y descarga produce una salida periódica que no se ajusta al tipo de sq.

Precepto de trabajo de VCO

Se pueden hacer todo tipo de diseños de circuitos para implementar un oscilador de gestión de tensión utilizando piezas digitales de gestión de tensión totalmente diferentes, como transistores, diodos varactores, op-amps, etc. Lo determinado a continuación muestra un oscilador de gestión de tensión fácil que utiliza un multivibrador estable de este tipo.

Sobre esto, las resistencias R1 y R2 introdujeron una línea de gestión externa Vgestión. La tensión a la que descargan C1 y C2 a través de los ajustes R1 y R2 con el cambio de Vgestión de voltaje. Por tanto, la velocidad de descarga aumentará con el incremento de Vgestión.

Esta asociación ajusta la tensión inferior a la que debe subir o bajar el fondo del transistor. Debido a este hecho, mediante estas piezas RC y la sintonización en ON u OFF de los transistores se modifica la frecuencia de trabajo de las oscilaciones en la salida.

Oscilador simple controlado por tensión utilizando un multivibrador tan estable

El tipo de circuito opuesto para un oscilador de tensión controlado se demuestra por debajo que se aplica utilizando dos amplificadores operacionales. Genera la onda cuadrada en la salida cuya frecuencia se decide por una tensión de gestión. El amplificador primario funciona como integrador.

La tensión de gestión se utiliza en el terminal de entrada y, debido a la asociación del divisor de tensión, la mitad de la tensión de gestión se utiliza en el terminal optimista del op-amp primario. Además, en el terminal adverso, el voltaje se mantiene en la etapa similar en un esfuerzo por preservar la caída de tensión a través de R1 es la mitad de la tensión de gestión.

Cuando el MOSFET se enciende, el presente de la resistencia R1 fluye a través del MOSFET. El voltaje que ahora se transforma en una señal presente paga al condensador. Debido a este hecho, para suministrar este regalo, el op-amp primario debe presentar una tensión de salida en constante aumento.

Cuando el MOSFET se desconecta, el presente fluye desde R1 y, por tanto, descarga el condensador. Debido a este hecho, se requiere una caída de la tensión de salida del amplificador primario. Por lo tanto, la salida del op-amp primario es una forma de onda triangular.

El segundo op-amp funciona como Schmitt y acepta la forma de onda triangular como entrada del op-amp primario. Cuando la tensión de entrada está por encima de la etapa de borde, entonces emite Vcc en su salida y si la entrada cae por debajo de la etapa de borde, la salida se vuelve cero. Por lo tanto, en la salida se produce la onda cuadrada.

Principio de funcionamiento del VCO

Oscilador gestionado por tensión con LM566

Un LM566 es una unidad IC de oscilador gestionado por tensión que se construye con circuitos internos para generar cada una de las alertas de forma de onda triangular y cuadrada cuya frecuencia se aproxima o ajusta mediante condensador y resistencia externa adoptada con un software de tensión continua.

La determinación inferior exhibe el diagrama de bloques del CI LM566 a través del cual las fuentes presentes cuestan y descargan el condensador exterior a su carga definida por la resistencia R1 y además controla la tensión de entrada de CC. Para alternar el condensador entre la carga y la descarga, se utiliza un circuito de disparo de Schmitt, como se demuestra en la determinación.

La tensión de onda cuadrada desarrollada a partir del disparo Schmitt y la tensión triangular a través del condensador se ofrecen como salidas a través de amplificadores de buffer.

Diagrama de bloques del CI 566

Bucle cerrado

Los osciladores controlados por tensión son el elemento fundamental de los bucles parcialmente cerrados. Los bucles de reloj son los bloques de construcción analógicos que se utilizan en muchos propósitos digitales y analógicos. Se utilizan para restablecer los relojes en muchas técnicas digitales y de comunicación, además de usarse como sintetizadores de frecuencia en las técnicas de comunicación de tv y wi-fi para elegir canales variados.

Un PLL funciona de forma que la frecuencia y parte de un oscilador gestionado por tensión se sincronizan con una segunda señal de referencia. Se trata de un circuito digital compuesto por un oscilador controlado por tensión, un filtro transversal bajo y un detector de piezas, como se ha demostrado en la determinación. Es capaz de sincronizarse o bloquearse con una señal de entrada.

Bucle de fase bloqueado

En cualquier momento en que se ajuste la frecuencia de la señal de entrada, el comparador de piezas compara la frecuencia de entrada con la de la señal de salida del oscilador y produce la señal de distinción de piezas.

Esta salida se filtra en un filtro transversal bajo y produce la salida del filtro como Vgestión para gestionar la frecuencia del VCO hasta que la distinción de la frecuencia y la parte sea cero. En este nivel el PLL está bloqueado o sincronizado con la frecuencia de entrada. Los PLL se utilizan principalmente en la síntesis de frecuencia y en la modulación de frecuencia.

Objetivos del VCO

  • Molinos de tono
  • Turbinas en funcionamiento
  • Bucles con bloqueo parcial
  • Sobre los sintetizadores para generar tonos variables para hacer música digital
  • En los equipos de comunicación se utilizan como sintetizadores de frecuencia
  • Turbinas de reloj
  • Teclado de cambio de frecuencia
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