- Principi de funcionament de
- Oscil·lador controlat per tensió: aplicació pràctica
- Aplicacions dels oscil·ladors controlats per tensió (VCO)
- Què és un bucle bloquejat de fase (PLL)?
- PLL - Aplicació pràctica
La majoria dels dispositius electrònics de consum que ens envolten, com ara telèfons mòbils, TV, ràdio, reproductors de MP3, etc., són una combinació d’electrònica digital i analògica. Allà on hi hagi transmissió / recepció sense fils o hi hagi senyals d'àudio involucrats en un disseny electrònic, necessitarem senyals electrònics oscil·lants periòdics, que s'anomenen senyals oscil·lants i són molt útils en la transmissió sense fils o per realitzar operacions relacionades amb el temps.
Un oscil·lador en electrònica es refereix generalment a un circuit capaç de produir formes d'ona. Aquesta forma d'ona pot ser de tipus sinusoidal, triangular o fins i tot de dent de serra. Alguns dels circuits oscil·ladors més comuns són el circuit LC, el circuit de tancs, etc. Un oscil·lador controlat per tensióés un oscil·lador que produeix senyals oscil·lants (formes d'ona) amb freqüència variable. La freqüència d'aquesta forma d'ona varia segons la magnitud del voltatge d'entrada. De moment podeu imaginar que un oscil·lador controlat per tensió (VCO) és una caixa negra que pren voltatge de magnitud variable i produeix un senyal de sortida de freqüència variable, i la freqüència del senyal de sortida és directament proporcional a la magnitud del voltatge d’entrada. En aquest tutorial, aprendrem més sobre aquesta caixa negra i com utilitzar-ne un en els nostres dissenys.
Principi de funcionament de
Hi ha molts tipus de circuits VCO utilitzats en diferents aplicacions, però es poden classificar en dos tipus en funció de la seva tensió de sortida.
Oscil·ladors harmònics: si la forma d’ona de sortida de l’oscil·lador és sinusoidal, s’anomena oscil·ladors harmònics. Els circuits RC, LC i els tancs estan en aquesta categoria. Aquest tipus d’oscil·ladors són més difícils d’implementar, però tenen una millor estabilitat que l’oscil·lador de relaxació. Els oscil·ladors harmònics també s’anomenen oscil·ladors de tensió lineal controlats.
Oscil·lador de relaxació: si la forma d'ona de sortida de l'oscil·lador és en forma de dents de serra o triangular, l'oscil·lador s'anomena oscil·lador de relaxació. Aquests són relativament fàcils d’implementar i, per tant, són els més utilitzats. L'oscil·lador de relaxació també es pot classificar com a
- Oscil·lador controlat per tensió acoblada per emissor
- Oscil·lador controlat per tensió del condensador a terra
- Oscil·lador controlat per voltatge de l'anell basat en retard
Oscil·lador controlat per tensió: aplicació pràctica
Com es va esmentar anteriorment, VCO es pot construir simplement mitjançant parells RC o LC, però en aplicacions del món real ningú no ho fa realment. Hi ha alguns IC dedicats que tenen la capacitat de generar oscil·lacions en funció del voltatge d’entrada. Un dels IC més utilitzats és el LM566 de semiconductors nacionals.
Aquest CI és capaç de generar ona triangular i quadrada i la freqüència nominal d’aquesta ona es pot configurar mitjançant un condensador extern i una resistència. Més tard, aquesta freqüència també es pot variar en temps real en funció del voltatge d'entrada que se li subministra.
A continuació es mostra el diagrama de pins de l’IC LM566
El CI es pot accionar des d'una única font d'alimentació o des d'un rail d'alimentació dual amb una tensió de funcionament de fins a 24 V. Els pins 3 i 4 són els pins de sortida que ens donen l’ona quadrada i l’ona triangular respectivament. La freqüència nominal es pot establir connectant el valor correcte de condensador i resistència als pins 7 i 6.
Les fórmules per calcular el valor de R i C sobre la base de la freqüència de sortida (Fo) les donen les fórmules
Fo = 2,4 (Vss - Vc) / Ro + Co + Vss
On, Vss és la tensió d’alimentació (aquí 12V) i Vc és la tensió de control aplicada al pin 5 en funció de la magnitud de la qual es controla la freqüència de sortida. (Aquí hem format un divisor de potencial utilitzant 1,5k i 10k Resistor per subministrar una tensió constant al pin 5). A continuació es mostra un diagrama de circuits de mostra per a LM566
En aplicacions pràctiques, es poden ignorar les resistències 1.5k i 10k i la tensió de control es pot subministrar directament al pin 5. També podeu canviar el valor de Ro i Co en funció del vostre rang de freqüència de sortida. Consulteu també el full de dades per comprovar com de lineal varia la freqüència de sortida respecte al voltatge de control d'entrada. El valor de la freqüència de sortida es pot ajustar mitjançant la tensió de control (al pin 5) amb una relació de 10: 1, cosa que ens ajuda a proporcionar una àmplia gamma de control.
Aplicacions dels oscil·ladors controlats per tensió (VCO)
- Teclat de canvi de freqüència
- Identificadors de freqüència
- Reconeixedors de tons de teclat
- Generadors de rellotges / senyals / funcions
- S’utilitza per construir bucles bloquejats de fase.
L’oscil·lador controlat per tensió és el bloc de funció principal d’un sistema de bucle bloquejat de fase. Així doncs, també entenem el bucle bloquejat de fase, per què és important i què fa un VCO dins d’un bucle bloquejat de fase.
Què és un bucle bloquejat de fase (PLL)?
Phase Locked Loop també anomenat PPL, és un sistema de control, que consta principalment de tres blocs importants. Són detector de fase, filtre de pas baix i oscil·lador controlat per voltatge. Aquests tres conjunts formen un sistema de control que ajusta constantment la freqüència del senyal de sortida en funció de la freqüència del senyal d’entrada. A continuació es mostra el diagrama de blocs d’un PLL
El sistema PLL s’utilitza en aplicacions on s’ha d’obtenir una freqüència estable alta (f OUT) a partir d’un senyal de freqüència inestable (f IN). La funció principal d’un circuit PLL és produir el senyal de sortida amb la mateixa freqüència que el senyal d’entrada. Això és molt important en aplicacions sense fils com routers, sistemes de transmissió de RF, xarxes mòbils, etc.
El detector de fase compara la freqüència d'entrada (f IN) amb la freqüència de sortida (f OUT) mitjançant el camí de retroalimentació proporcionat. La diferència d’aquests dos senyals es compara i es dóna en termes de valor de tensió, i s’anomena senyal de tensió d’error. Aquest senyal de tensió també comptarà amb un soroll d’alta freqüència que es pot filtrar mitjançant un filtre de pas baix. A continuació, aquest senyal de tensió es proporciona a un VCO que, com ja sabem, varia la freqüència de sortida en funció del senyal de tensió (tensió de control) proporcionada.
PLL - Aplicació pràctica
Un dels IC d’implement PLL més utilitzats és el LM567. És un CI de descodificació de to, el que significa que escolta un tipus de to configurat per un usuari concret al pin 3 si es rep aquest to, connecta la sortida (pin 8) a terra. Així, bàsicament, escolteu tot el so disponible a la freqüència i continua comparant la freqüència d’aquests senyals de so amb una freqüència predeterminada mitjançant la tècnica PLL. Quan les freqüències coincideixen amb el pin de sortida, es va convertir en baixa. A continuació es mostra el pin del LM567 IC, el circuit és altament susceptible al soroll, així que no us sorprengueu si no podeu aconseguir que aquest CI funcioni en una placa de control.
Com es mostra al pin out, el CI consisteix en un circuit detector de fases I i Q al seu interior. Aquests detectors de fase comproven la diferència entre la freqüència configurada i el senyal de freqüència entrant. Els components externs s’utilitzen per establir el valor d’aquesta freqüència establerta. El CI també consisteix en un circuit de filtre que filtrarà el soroll de commutació erràtic, però requereix un condensador extern connectat al pin 1. El 2n pin s’utilitza per configurar l’amplada de banda de l’IC, més alta serà la capacitat de l’amplada de banda. Els pins 5 i 6 s’utilitzen per establir el valor de la freqüència establerta. Aquest valor de freqüència es pot calcular mitjançant les fórmules següents
A continuació es mostra el circuit bàsic del LM567 IC.
El senyal d’entrada la freqüència de la qual s’ha de comparar es dóna al pin 3 a través d’un condensador de filtratge de valor 0,01uF. Aquesta freqüència es compara amb la freqüència establerta. La freqüència es defineix mitjançant la resistència de 2,4 k (R1) i el condensador 0,0033 (C1), aquests valors es poden calcular segons la vostra freqüència configurada mitjançant les fórmules comentades anteriorment.
Quan la freqüència d'entrada coincideix amb la freqüència configurada, el pin de sortida (pin 8) es posarà a terra. En cas contrari, aquest passador continuarà elevat. Aquí hem utilitzat una resistència (R L) com a càrrega, però normalment serà un led o un brunzidor segons el disseny. Així, el LM567 utilitza la capacitat de VCO per comparar freqüències, cosa que és molt útil en aplicacions relacionades amb àudio / sense fils.
Espero que tingueu una bona idea sobre VCO ara, si teniu algun dubte, publiqueu-los a la secció de comentaris o utilitzeu els fòrums.
Comproveu també:
- Oscil·lador de canvi de fase RC
- Oscil·lador del pont Wein
- Oscil·lador de vidre de quars