מתנד מבוקר מתח (VCO)

רוב המכשירים האלקטרוניים הצרכניים סביבנו כמו טלפונים ניידים, טלוויזיה, רדיו, נגני MP3 וכו 'הם שילוב של אלקטרוניקה דיגיטלית ואנלוגית. בכל מקום בו יש שידור / קליטה אלחוטיים או אותות שמע מעורבים בתכנון אלקטרוני שם נצטרך אותות אלקטרוניים תנודתיות תקופתיים אותות אלה נקראים כאותות תנודה והם שימושיים מאוד בהעברה אלחוטית או לביצוע פעולות הקשורות לתזמון.

מתנד באלקטרוניקה מתייחס בדרך כלל מעגל שבו הוא מסוגל לייצר גל. צורת גל זו יכולה להיות מסוג סינוס, משולש או אפילו מסוג שן מסור. חלק ממעגלי המתנד הנפוצים ביותר הם מעגל LC, מעגל טנק וכו '. מתנד מבוקר מתחהוא מתנד המפיק אותות מתנדנדים (צורות גל) בתדירות משתנה. תדירות צורת הגל הזו משתנה על ידי שינוי גודל מתח הכניסה. לעת עתה אתה יכול לדמיין שמתנד מבוקר מתח (VCO) הוא קופסה שחורה שלוקחת מתח בעוצמה משתנה ומייצרת אות פלט בתדירות משתנה, ותדירות אות הפלט פרופורציונלית ישירות לגודל מתח הכניסה.. אנו נלמד עוד על הקופסה השחורה הזו וכיצד להשתמש בכזה בעיצובים שלנו במדריך זה.

עקרון עבודה של

ישנם סוגים רבים של מעגלי VCO המשמשים ביישומים שונים, אך ניתן לסווג אותם בשני סוגים בהתבסס על מתח המוצא שלהם.

מתנדים הרמוניים: אם צורת גל הפלט של המתנד היא סינוסואידית אז הוא נקרא כמתנדים הרמוניים. מעגלי RC, LC ומעגלי טנק נכנסים לקטגוריה זו. סוגים אלה של מתנדים קשים יותר ליישום אך הם יציבות טובה יותר מאשר מתנד הרפיה. מתנדים הרמוניים נקראים גם מתנד מבוקר מתח ליניארי.

מתנד הרפיה: אם צורת גל המוצא של המתנד היא בצורת מנסר או משולש אז המתנד נקרא כמתנד הרפיה. אלה קלים יחסית ליישום ולכן הם נמצאים בשימוש נרחב ביותר. ניתן לסווג את מתנד הרפיה כ

• מתנד מבוקר מתח מצמד
• מתנד מבוקר מתח מואר
• מתנד מבוסס מתח טבעת מבוסס עיכוב

מתנד מבוקר מתח - יישום מעשי

כפי שצוין קודם לכן VCO יכול להיות פשוט לבנות באמצעות זוג RC או LC, אך ביישום בעולם האמיתי אף אחד לא באמת עושה זאת. יש IC ייעודי שיש לו יכולת ליצור תנודות על בסיס מתח הכניסה. IC כזה נפוץ הוא ה- LM566 ממוליכים למחצה לאומיים.

IC זה מסוגל לייצר גל משולש וריבועי, ואת התדר הנומינלי של גל זה ניתן לקבוע באמצעות חיצוני וקבל ונגד. בהמשך ניתן גם לגוון תדר זה בזמן אמת על סמך מתח הכניסה המסופק לו.

התרשים הפיני של IC LM566 מוצג להלן

ניתן להפעיל את ה- IC מאספקה ​​אחת או ממעקה אספקה ​​כפול עם מתח הפעלה עד 24V. הסיכות 3 ו -4 הן סיכות הפלט שמעניקות לנו את הגל הריבועי והמשולש בהתאמה. ניתן לקבוע את התדר הנומינלי על ידי חיבור הערך הנכון של קבל ונגד לסיכות 7 ו -6.

נוסחאות לחישוב ערך של R ו- C מבוסס על תדר פלט (FO) ניתנת על ידי נוסחאות

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

איפה, Vss הוא מתח האספקה ​​(כאן 12V) ו- Vc הוא מתח הבקרה המופעל על סיכה 5 בהתבסס על גודל תדר המוצא נשלט. (כאן יצרנו מחלק פוטנציאלי באמצעות הנגד 1.5k ו- 10k כדי לספק מתח קבוע לסיכה 5). תרשים מעגל לדוגמא עבור LM566 מוצג להלן

ביישומים מעשיים ניתן להתעלם מהנגדים 1.5k ו- 10k וניתן לספק את מתח הבקרה ישירות לסיכה 5. ניתן גם לשנות את הערך של Ro ו- Co בהתבסס על טווח תדר הפלט הנדרש. עיין גם בגיליון הנתונים כדי לבדוק עד כמה תדר המוצא ליניארי משתנה ביחס למתח בקרת הקלט. ערך תדר המוצא ניתן לכוונון באמצעות מתח הבקרה (על סיכה 5) ביחס של 10: 1, המסייע לנו לספק מגוון רחב של שליטה.

יישומים של מתנדים מבוקרי מתח (VCO)

• מקשי העברת תדרים
• מזהי תדרים
• מזהי צלילי לוח מקשים
• מחוללי שעון / אות / פונקציות
• משמש לבניית לולאות נעולות שלב.

המתנד הנשלט על המתח הוא גוש הפונקציה העיקרי במערכת לולאות נעולות שלב. אז בואו להבין גם על הלולאה הנעולה שלב, מדוע זה חשוב ומה VCO עושה בתוך לולאה נעולה שלב.

מהי שלב לולאה נעולה (PLL)?

Loop Locked Loop המכונה גם PPL, היא מערכת בקרה ואילו מורכבת בעיקר משלושה בלוקים חשובים. הם גלאי פאזה, מסנן נמוך לעבור ומתנד מבוקר מתח. יחד שלושת אלה יוצרים מערכת בקרה המתאימה כל הזמן את תדר אות הפלט בהתבסס על תדר אות הכניסה. דיאגרמת הגוש של PLL מוצגת להלן

מערכת PLL משמשת ביישום שבו יש לקבל תדר יציב גבוה (f _OUT) מאות תדר לא יציב (f _IN). הפונקציה העיקרית של מעגל PLL היא לייצר את אות הפלט באותו תדר של אות הקלט. זה חשוב מאוד ביישומים אלחוטיים כמו נתבים, מערכות שידור RF, רשתות מובייל וכו '.

גלאי הפאזה משווה את תדר הקלט (f _IN) לתדר הפלט (f _OUT) באמצעות נתיב המשוב שסופק. ההבדל בשני האותות האלה מושווה וניתן במונחים של ערך מתח, והוא מכונה אות מתח שגיאה. לאות מתח זה יהיה גם קצת רעש בתדרים גבוהים, אותו ניתן לסנן באמצעות פילטר מעבר נמוך. ואז אות מתח זה מסופק ל- VCO שכפי שכבר ידוע משתנה את תדר המוצא על פי אות המתח (מתח הבקרה) המסופק.

PLL - יישום מעשי

אחד ממכשירי ה- IC של PLL הנפוצים הוא LM567. זהו מפענח צליל IC, כלומר הוא מקשיב לסוג צליל מוגדר מסוים של משתמש על סיכה 3 אם צליל זה מתקבל הוא מחבר את הפלט (סיכה 8) לקרקע. אז בעצם להקשיב לכל הצלילים הקיימים בתדר וממשיך להשוות את התדר של אותם אותות צליל עם תדר מוגדר מראש בטכניקת PLL. כאשר התדרים תואמים לסיכת המוצא הוא הפך נמוך. הסיכה של ה- IC LM567 מוצגת למטה, המעגל רגיש מאוד לרעש ולכן אל תתפלאו אם אינכם מצליחים לגרום ל- IC הזה לעבוד על קרש לחם.

כפי שמוצג בפין החוצה, ה- IC מורכב ממעגל גלאי שלב I ו- Q. גלאי שלב זה בודקים את ההבדל בין התדר שנקבע לאות התדרים הנכנסים. רכיבים חיצוניים משמשים לקביעת הערך של תדר קבוע זה. ה- IC מורכב גם ממעגל פילטר שיסנן את רעש המיתוג החסר, אך הוא דורש קבלים חיצוניים המחוברים לסיכה 1. הסיכה ^השנייה משמשת לקביעת רוחב הפס של ה- IC, רוחב הפס יהיה נמוך יותר. הפינים 5 ו -6 משמשים לקביעת ערך התדר שנקבע. ניתן לחשב ערך תדר זה באמצעות הנוסחאות הבאות

המעגל הבסיסי עבור ה- IC LM567 מוצג להלן.

אות הקלט שיש להשוות את התדר שלו ניתן לסיכה 3 דרך קבלים סינון בערך 0.01uF. תדר זה מושווה לתדר שנקבע. התדר נקבע באמצעות הנגד 2.4k (R1) והקבל 0.0033 (C1), ניתן לחשב את הערכים הללו בהתאם לתדר שהגדרת באמצעות הנוסחאות שנדונו לעיל.

כאשר תדר הקלט תואם לתדר שנקבע, סיכת המוצא (סיכה 8) תנותק. אם אחרת הסיכה הזו תישאר גבוהה. כאן השתמשנו בנגד (R _L) כעל עומס, אך בדרך כלל זה יהיה Led, או זמזם כנדרש על ידי התכנון. לפיכך ה- LM567 משתמש ביכולתו של VCO להשוות תדרים וזה מאוד שימושי ביישומים הקשורים לאודיו / אלחוטי.

מקווה שיש לך מושג טוב לגבי VCO's עכשיו, אם יש לך ספק לפרסם אותם בסעיף ההערות או להשתמש בפורומים.

בדקו גם:

• מתנד משמרת שלב RC
• מתנד וויין ברידג '
• מתנד קריסטל קוורץ