Bộ dao động điều khiển bằng điện áp là gì?
Bộ dao động điều khiển bằng điện áp là bộ dao động có tín hiệu đầu ra có đầu ra có thể thay đổi trong một phạm vi, được điều khiển bởi điện áp DC đầu vào. Nó là một bộ dao động có tần số đầu ra liên quan trực tiếp đến điện áp ở đầu vào của nó. Tần số dao động thay đổi từ vài hertz đến hàng trăm GHz. Bằng cách thay đổi điện áp DC đầu vào, đầu ra tần số của tín hiệu sản xuất được điều chỉnh.
2 loại dao động điều khiển điện áp
- Bộ tạo dao động hài: Đầu ra là tín hiệu có dạng sóng hình sin. Ví dụ như bộ dao động tinh thể và bộ dao động bể
- Bộ tạo dao động thư giãn: Đầu ra là tín hiệu có dạng sóng hình răng cưa hoặc hình tam giác và cung cấp một dải tần số hoạt động rộng. Tần số đầu ra phụ thuộc vào thời gian sạc và xả của tụ điện.
Nguyên lý làm việc cơ bản của máy phát dạng sóng răng cưa VCO
Đối với bộ dao động được điều khiển bằng điện áp tạo ra dạng sóng răng cưa, thành phần chính là tụ điện sạc và xả quyết định sự hình thành của dạng sóng đầu ra. Đầu vào được cung cấp dưới dạng một điện áp có thể được điều khiển. Điện áp này được chuyển đổi thành tín hiệu dòng điện và được cấp cho tụ điện. Khi dòng điện đi qua tụ điện, nó bắt đầu sạc và điện áp bắt đầu hình thành trên nó. Khi tụ điện tích điện và điện áp trên nó tăng dần, điện áp được so sánh với điện áp chuẩn bằng bộ so sánh.
Khi điện áp của tụ điện vượt quá điện áp tham chiếu, bộ so sánh tạo ra đầu ra logic cao kích hoạt bóng bán dẫn và tụ điện được kết nối với đất và bắt đầu phóng điện. Do đó, dạng sóng đầu ra được tạo ra là biểu diễn của quá trình sạc và phóng điện của tụ điện và tần số được điều khiển bởi điện áp một chiều đầu vào.
Các ứng dụng của VCO
- Thiết bị gây nhiễu điện tử.
- Máy phát chức năng.
- Sản xuất nhạc điện tử, để tạo ra các loại tạp âm khác nhau.
- Vòng lặp khóa pha.
- Bộ tổng hợp tần số, được sử dụng trong các mạch thông tin liên lạc.
Một VCO thực tế - LM566
Một ví dụ thực tế về bộ dao động điều khiển bằng điện áp (VCO) là LM566. LM566 là một VCO có mục đích chung có thể được sử dụng để tạo ra các dạng sóng vuông và sóng tam giác làm điện áp đầu vào chức năng.
LM566 được chỉ định để hoạt động trên dải nhiệt độ 0˚C đến 70˚C. Tần số là một hàm tuyến tính của điện áp điều khiển. Tần số cũng được điều khiển bởi một điện trở bên ngoài và tụ điện, các giá trị của chúng điều khiển tần số chạy tự do.
Mô tả Pin:
- Chân 1: Nối đất (GND)
- Chân 2: Không có kết nối (NC)
- Chân 3: Đầu ra sóng vuông
- Chân 4: Đầu ra sóng hình tam giác
- Chân 5: Đầu vào điều chế
- Chân 6: Điện trở định thời
- Chân 7: Tụ điện định thời
- Chân 8: Vcc
Đặc trưng:
- Điện áp hoạt động tối đa là 10V đến 24V
- Nhiệt độ cao ổn định
- Nhiệt độ hoạt động là 0˚C đến 70˚C
- Tần số có thể được điều khiển bằng cách sử dụng dòng điện, điện áp, điện trở hoặc tụ điện
- Công suất tiêu tán là 300mV
- Thông minh từ chối cung cấp điện
Các ứng dụng:
- Máy phát chức năng
- Bộ tạo giai điệu
- Điều chế FM
- Tần số chuyển keying
- Máy tạo đồng hồ
Hoạt động của LM566:
Hình bên cho thấy IC LM566 chứa các nguồn dòng điện để nạp và phóng điện cho một tụ điện bên ngoài với tốc độ đặt bởi điện trở ngoài R1 và điện áp đầu vào một chiều V điều chế.
Một tụ điện 0,001µF được kết nối với chân 5 và chân 6. Một mạch kích hoạt Schmitt được sử dụng để chuyển đổi nguồn dòng điện giữa sạc và xả tụ điện và điện áp tam giác được tạo ra trên tụ điện và sóng vuông từ bộ kích hoạt Schmitt được cung cấp dưới dạng đầu ra thông qua bộ khuếch đại đệm. Cả hai dạng sóng đầu ra đều được đệm sao cho trở kháng đầu ra của mỗi dạng là 50 f2. Độ lớn điển hình của sóng tam giác và sóng vuông là 2,4Vpeak tới đỉnh và 5.4Vpeak tới đỉnh. Tần số hoạt động tự do hoặc tần số hoạt động trung tâm, f0 là
Ứng dụng VCO - Vòng lặp được khóa theo pha
Vòng lặp bị khóa theo pha là gì?
Nó là một mạch điện tử được sử dụng để khóa tần số đầu ra của bộ dao động điều khiển bằng điện áp với tần số đầu vào mong muốn bằng cách liên tục so sánh pha của tần số đầu vào với tần số đầu ra của VCO. PLL được sử dụng để tạo tín hiệu, điều chế hoặc giải điều chế nó. Chúng chủ yếu được sử dụng trong điều chế tần số và điều chế biên độ. Tần số đầu ra của bộ dao động điều khiển bằng điện áp được điều chỉnh liên tục cho đến khi nó phù hợp với tần số đầu vào.
Vòng lặp bị khóa theo pha hoạt động như thế nào?
Trong sơ đồ khối trên, bộ tách sóng PD hoặc Pha so sánh tần số đầu ra với tần số tham chiếu đầu vào. Trong trường hợp có bất kỳ sự không phù hợp nào, bộ dò pha tạo ra tín hiệu lỗi được lọc bằng bộ lọc thông thấp để loại bỏ nhiễu và tín hiệu này được đưa vào Bộ dao động điều khiển bằng điện áp để tạo ra tần số đầu ra tương ứng. Tần số đầu ra này được cấp cho bộ tách sóng thông qua bộ đếm chia cho N, bộ đếm này chia tần số đầu ra cho một số N nhất định.
Một ứng dụng thực tế của PLL - Bộ giải mã giai điệu sử dụng LM567
LM567 là một bộ giải mã âm sắc. Nó được thiết kế để cung cấp cho một công tắc bóng bán dẫn bão hòa nối đất khi có tín hiệu đầu vào. Nó bao gồm một bộ dao động điều khiển bằng điện áp (VCO) và bộ dò pha. Một bộ dao động điều khiển bằng điện áp là để xác minh tần số trung tâm của bộ giải mã. Các thành phần bên ngoài được sử dụng để đặt tần số trung tâm, băng thông và độ trễ đầu ra.
Bộ tách sóng pha và VCO tạo thành một vòng lặp khóa pha (PLL) khi PLL bị khóa và biên độ tín hiệu đầu vào vượt quá ngưỡng đặt trước bên trong, công tắc tiếp đất được kích hoạt trên đầu ra.
Đặc trưng:
- 20 đến 1 dải tần số với một điện trở bên ngoài
- Đầu ra tương thích logic với khả năng chìm dòng điện 100mA
- Băng thông có thể điều chỉnh
- Loại bỏ tín hiệu ngoài dải và nhiễu cao
- Miễn dịch với các tín hiệu sai
- Tần số trung tâm cao (0,01 Hz đến 500 kHz)
Bộ giải mã âm sắc LM567 PLL có nhiều ứng dụng, chúng là giải mã âm cảm ứng, dao động chính xác, giám sát và điều khiển tần số, giải điều chế FSK băng rộng, điều khiển siêu âm, điều khiển từ xa sóng mang và bộ giải mã phân trang truyền thông.
Hoạt động của Bộ giải mã giai điệu LM567 PLL:
LM567 được hoạt động ở điện áp cung cấp từ 2V đến 9V và tần số đầu vào nằm trong khoảng từ 1 Hz đến 500 kHz. Tụ điện định thời dao động Ct phải được chia thành hai để tăng gấp đôi tần số dao động so với tần số đầu vào và các tụ lọc C1 và C2 phải được giảm xuống để duy trì cùng một hằng số thời gian lọc. Khi PLL bị khóa thì chân ra 8 được chuyển sang nối đất và kích hoạt. Không cần cung cấp thêm dòng điện để kích hoạt công tắc. Và điện trở ON của công tắc tỷ lệ nghịch với nguồn cung cấp. Đầu vào có đủ biên độ để làm cho pin1 giảm xuống dưới 2/3 Vs.
Tôi hy vọng bạn đã có một ý tưởng về bộ dao động điều khiển điện áp từ bài viết trên, vì vậy nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về khái niệm này hoặc về điện và dự án điện tử để lại phần bình luận bên dưới.
