معرفی اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ یا VCO:
اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ (Voltage Controlled Oscillator) یا VCO یک نوع بسیار مهم از انواع اسیلاتورها محسوب می شود.
اسیلاتورهای کنترل شده با ولتاژ قادر هستند یک سیگنال نوسانی با فرکانس متغیر را تولید کنند. فرکانس شکل موج تولیدی متناسب با تغییرات دامنه ولتاژ ورودی تغییر می کند.
امروزه بسیاری از تجهیزات الکترونیکی مانند تلفن های همراه، رادیو، تلویزیون و پخش کننده های صوتی، ترکیبی از مدارات آنالوگ و دیجیتال هستند.
در هر جایی که نیاز به ارسال و دریافت یک سیگنال وایرلس باشد و یا در بخشی از مدار یک سیگنال صوتی وجود داشته باشد، به یک سیگنال الکترونیکی متناوب نوسانی نیاز خواهد بود.
این سیگنال ها را سیگنال های نوسانی (Oscillating Signals) می نامند. اسیلاتور در الکترونیک معمولا به یک مدار اشاره دارد که قادر به تولید این شکل موج باشد. شکل موج نوسانی می تواند از نوع سینوسی، مثلثی یا دندان اره ای باشد.
به عنوان نمونه ای از مهم ترین مدارات اسیلاتور می توان به اسیلاتور LC، اسیلاتور RC و اسیلاتور هارتلی اشاره کرد. نوع مهم دیگری از اسیلاتورها، اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ است.
می توان اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ را مطابق شکل زیر، به صورت یک جعبه سیاه (Black Box) در نظر گرفت که یک سیگنال ولتاژ با دامنه متغیر به آن وارد می شود و در خروجی، یک سیگنال با فرکانس متغیر تولید می شود که فرکانس سیگنال خروجی مستقیما با دامنه ولتاژ ورودی متناسب است.
در ادامه به سازوکار دقیق تر این جعبه سیاه می پردازیم.
انواع مختلفی از مدارات اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ وجود دارند. یک نوع بسیار ساده از این مدار را می توان با استفاده از یک خازن، سلف و یک مقاومت ایجاد کرد. همچنین از اپ امپ (Op-Amp)، مولتی ویبراتور، ترانزیستور و تایمر 555 می توان برای ساخت مدار اسیلاتور استفاده کرد.
علاوه بر این موارد، پکیج آی سی LM566 و LM567 نیز به عنوان اسیلاتورهای کنترل شده با ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرند. برای درک مفهوم اساسی یک مدار VCO، ابتدا یک اسیلاتور RC ساده را در نظر بگیرید.
در یک اسیلاتور RC، فرکانس شکل موج خروجی، به مقدار خازن مورد استفاده در مدار بستگی دارد؛ زیرا فرکانس نوسان با رابطه زیر تعیین می شود:
بنابراین در چنین مداری، فرکانس نوسان به صورت معکوس با مقدار ظرفیت خازن مورد استفاده در مدار متناسب است.
پس برای کنترل فرکانس خروجی مدار و کار کردن آن به عنوان اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ، باید مقدار خازن را متناسب با مقدار ولتاژ ورودی تغییر دهیم. با استفاده از یک دیود خازنی یا واراکتور (Varactor Diode) در مدار می توان به یک اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ رسید.
در واقع در دیود واراکتور، مقدار ظرفیت خازنی متناسب با مقدار ولتاژ اعمال شده به آن تغییر می کند. یک دیاگرام ساده از اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ در تصویر زیر نشان داده شده است.
مقدار ولتاژ کنترلی در این مدار را برابر با VC و فرکانس خروجی را برابر با fo در نظر می گیریم. آن گاه در شرایط عملکرد نرمال، با اعمال ولتاژ نامی (Nominal Voltage) به یک اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ، در خروجی فرکانس نامی ایجاد می شود.
با افزایش ولتاژ ورودی، فرکانس خروجی افزایش و با کاهش ولتاژ، فرکانس خروجی کاهش می یابد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
