- Principiul de lucru al
- Oscilator controlat de tensiune - Aplicație practică
- Aplicații ale oscilatoarelor controlate de tensiune (VCO)
- Ce este un buclă blocată în fază (PLL)?
- PLL - Aplicație practică
Majoritatea dispozitivelor electronice de consum din jurul nostru, cum ar fi telefoanele mobile, televizorul, radioul, playere MP3, etc. sunt o combinație de electronice digitale și analogice. Oriunde există transmisie / recepție fără fir sau semnalele audio sunt implicate într-un design electronic, vom avea nevoie de semnale electronice periodice oscilante, aceste semnale sunt numite semnale oscilante și sunt foarte utile în transmisia fără fir sau pentru efectuarea operațiilor legate de sincronizare.
Un oscilator în electronică se referă, în general, la un circuit capabil să producă forme de undă. Această formă de undă poate fi fie de tip sinusoidal, triunghiular sau chiar de tip dinte de ferăstrău. Unele dintre cele mai frecvente circuite oscilatoare sunt circuitul LC, circuitul rezervorului etc. Un oscilator controlat de tensiuneeste un oscilator care produce semnale oscilante (forme de undă) cu frecvență variabilă. Frecvența acestei forme de undă este variată prin variația magnitudinii tensiunii de intrare. Deocamdată vă puteți imagina un oscilator controlat de tensiune (VCO) ca o cutie neagră care preia tensiunea cu magnitudine variabilă și produce un semnal de ieșire cu frecvență variabilă, iar frecvența semnalului de ieșire este direct proporțională cu magnitudinea tensiunii de intrare. Vom afla mai multe despre această cutie neagră și despre cum să folosim una în proiectele noastre în acest tutorial.
Principiul de lucru al
Există multe tipuri de circuite VCO utilizate în aplicații diferite, dar ele pot fi clasificate în două tipuri pe baza tensiunii de ieșire.
Oscilatoare armonice: Dacă forma de undă de ieșire a oscilatorului este sinusoidală, atunci se numește oscilatoare armonice. Circuitele RC, LC și circuitele Tank se încadrează în această categorie. Aceste tipuri de oscilatoare sunt mai greu de implementat, dar au o stabilitate mai bună decât oscilatorul de relaxare. Oscilatoarele armonice sunt numite și oscilatoare cu tensiune liniară.
Oscilator de relaxare: Dacă forma de undă de ieșire a oscilatorului este în formă de dinte de fierăstrău sau triunghiulară, atunci oscilatorul este numit oscilator de relaxare. Acestea sunt relativ ușor de implementat și, prin urmare, sunt cele mai utilizate. Oscilatorul de relaxare poate fi clasificat în continuare ca
- Oscilator controlat de tensiune cuplată a emițătorului
- Condensator împământat Oscilator controlat de tensiune
- Inel bazat pe întârziere Oscilator controlat de tensiune
Oscilator controlat de tensiune - Aplicație practică
După cum sa menționat anterior, VCO poate fi pur și simplu construit folosind perechi RC sau LC, dar în aplicațiile din lumea reală nimeni nu face asta cu adevărat. Există unele IC dedicate care au capacitatea de a genera oscilații pe baza tensiunii de intrare. Un astfel de IC utilizat în mod obișnuit este LM566 de la semiconductorul național.
Acest CI este capabil să genereze atât undă triunghiulară, cât și undă pătrată, iar frecvența nominală a acestei unde poate fi setată utilizând un condensator extern și un rezistor. Mai târziu, această frecvență poate fi variată și în timp real pe baza tensiunii de intrare furnizate acesteia.
Diagrama PIN a LM566 IC este prezentată mai jos
IC-ul poate fi acționat fie dintr-o singură alimentare, fie de pe o șină cu alimentare dublă, cu o tensiune de funcționare de până la 24V. Pinii 3 și 4 sunt pinii de ieșire care ne oferă unda pătrată și, respectiv, unda triunghiulară. Frecvența nominală poate fi setată conectând valoarea corectă a condensatorului și rezistorului la pinii 7 și 6.
De formulele pentru a calcula valoarea R și C în funcție de frecvența de ieșire (Fo) este dată de formulele
Fo = 2.4 (Vss - Vc) / Ro + Co + Vss
Unde, Vss este tensiunea de alimentare (aici 12V) și Vc este tensiunea de control aplicată pinului 5 pe baza căreia este controlată frecvența de ieșire. (Aici am format un divizor de potențial folosind 1.5k și 10k Rezistor pentru a furniza o tensiune constantă la pinul 5). O mostră de schemă a circuitului pentru LM566 este prezentată mai jos
În aplicații practice, rezistențele 1.5k și 10k pot fi ignorate, iar tensiunea de control poate fi furnizată direct pinului 5. De asemenea, puteți schimba valoarea Ro și Co în funcție de intervalul necesar de frecvență de ieșire. De asemenea, consultați fișa tehnică pentru a verifica cât de liniară variază frecvența de ieșire în raport cu tensiunea de control a intrării. Valoarea frecvenței de ieșire este reglabilă folosind tensiunea de control (pe pinul 5) cu un raport de 10: 1, ceea ce ne ajută să oferim o gamă largă de control.
Aplicații ale oscilatoarelor controlate de tensiune (VCO)
- Tastarea schimbării frecvenței
- Identificatori de frecvență
- Recunoaștere ton de tastatură
- Generatoare de ceas / semnal / funcție
- Folosit pentru a construi bucle blocate de fază.
Oscilatorul controlat de tensiune este principalul bloc funcțional într-un sistem Phase Locked Loop. Așadar, să ne înțelegem și despre bucla blocată în fază, de ce este importantă și ce face un VCO în interiorul unei bucle blocate în fază.
Ce este un buclă blocată în fază (PLL)?
Bucla blocată de fază, denumită și PPL, este un sistem de control, în timp ce constă în principal din trei blocuri importante. Acestea sunt detectoare de fază, filtru trece-jos și oscilator controlat de tensiune. Împreună, aceste trei formează un sistem de control care ajustează constant frecvența semnalului de ieșire pe baza frecvenței semnalului de intrare. Schema bloc a unui PLL este prezentată mai jos
Sistemul PLL este utilizat în aplicații în care trebuie obținută o frecvență stabilă ridicată (f OUT) dintr-un semnal de frecvență instabil (f IN). Funcția principală a unui circuit PLL este de a produce semnalul de ieșire cu aceeași frecvență a semnalului de intrare. Acest lucru este foarte important în aplicațiile fără fir precum routerele, sistemele de transmisie RF, rețelele mobile etc.
Detectorul de fază compară frecvența de intrare (f IN) cu frecvența de ieșire (f OUT) utilizând calea de feedback furnizată. Diferența dintre aceste două semnale este comparată și dată în termeni de valoare a tensiunii și este denumită semnal de tensiune de eroare. Acest semnal de tensiune va avea, de asemenea, un anumit zgomot de înaltă frecvență cuplat cu acesta, care poate fi filtrat utilizând un filtru low-pass. Apoi, acest semnal de tensiune este furnizat unui VCO care, după cum știm deja, variază frecvența de ieșire pe baza semnalului de tensiune (tensiune de control) furnizat.
PLL - Aplicație practică
Unul dintre IC-urile PLL utilizate în mod obișnuit este LM567. Este un IC de decodare a tonurilor, ceea ce înseamnă că ascultă un anumit tip de ton configurat de utilizator pe pinul 3 dacă este primit tonul, conectează ieșirea (pinul 8) la masă. Deci, practic, ascultă tot sunetul disponibil în frecvență și compară frecvența acelor semnale sonore cu o frecvență prestabilită folosind tehnica PLL. Când frecvențele se potrivesc cu pinul de ieșire, acesta a devenit scăzut. PIN-ul IC-ului LM567 este prezentat mai jos, circuitul este extrem de susceptibil la zgomot, așa că nu vă mirați dacă nu puteți face acest IC să funcționeze pe o placă de calcul.
Așa cum se arată în pin out, IC-ul constă dintr-un circuit detector de fază I și Q în interiorul acestuia. Aceste detectoare de fază verifică diferența dintre frecvența setată și semnalul de frecvență de intrare. Componentele externe sunt utilizate pentru a seta valoarea acestei frecvențe setate. IC-ul constă, de asemenea, dintr-un circuit de filtrare care va filtra zgomotul de comutare neregulat, dar necesită un condensator extern conectat la pinul 1. Al doilea pin este utilizat pentru a seta lățimea de bandă a IC-ului, cu cât capacitatea mai mică va fi lățimea de bandă. Pinii 5 și 6 sunt utilizați pentru a seta valoarea frecvenței setate. Această valoare a frecvenței poate fi calculată utilizând formulele de mai jos
Circuitul de bază pentru IC LM567 este prezentat mai jos.
Semnalul de intrare a cărui frecvență trebuie comparată este dat pinului 3 printr-un condensator de filtrare de valoare 0,01uF. Această frecvență este comparată cu frecvența setată. Frecvența este setată utilizând rezistorul 2.4k (R1) și 0.0033 condensatorul (C1), aceste valori pot fi calculate în funcție de frecvența setată folosind formulele discutate mai sus.
Când frecvența de intrare este potrivită cu frecvența setată, pinul de ieșire (pinul 8) va fi împământat. În caz contrar, acest ac va rămâne ridicat. Aici am folosit un Rezistor (R L) ca încărcare, dar în mod normal va fi un Led sau un buzzer, așa cum este cerut de proiectare. Astfel, LM567 folosește capacitatea VCO de a compara frecvențele, ceea ce este foarte util în aplicațiile conexe audio / wireless.
Sper că ai o idee bună despre VCO acum, dacă ai vreo îndoială, postează-le în secțiunea de comentarii sau folosește forumurile.
De asemenea, verificați:
- Oscilator RC Phase Shift
- Oscilatorul Wein Bridge
- Oscilator cu cristale de cuarț