- Načelo dela
- Oscilator z napetostnim nadzorom - praktična uporaba
- Uporaba oscilatorjev z napetostnim nadzorom (VCO)
- Kaj je fazno zaklenjena zanka (PLL)?
- PLL - Praktična uporaba
Večina potrošniških elektronskih naprav okoli nas, kot so mobilni telefoni, televizorji, radio, predvajalniki Mp3 itd., Je kombinacija digitalne in analogne elektronike. Kjerkoli je brezžični prenos / sprejem ali so avdio signali vključeni v elektronsko zasnovo, bomo potrebovali občasno nihajoče elektronske signale, ki se imenujejo nihajni signali in so zelo koristni pri brezžičnem prenosu ali za izvajanje časovno povezanih operacij.
Oscilator v elektroniki na splošno nanaša na vezje, ki je sposobna proizvajati valovne oblike. Ta valovna oblika je lahko sinusnega, trikotnega ali celo žaginega tipa. Nekateri najpogostejši oscilatorji so LC vezja, rezervoarji itd. Oscilator z napetostnim nadzoromje oscilator, ki proizvaja nihajne signale (valovne oblike) s spremenljivo frekvenco. Frekvenca te valovne oblike se spreminja s spreminjanjem velikosti vhodne napetosti. Za zdaj si lahko predstavljate napetostno nadzorovan oscilator (VCO) kot črno polje, ki sprejme napetost spremenljive velikosti in proizvaja izhodni signal spremenljive frekvence, frekvenca izhodnega signala pa je neposredno sorazmerna z velikostjo vhodne napetosti. V tej vadnici bomo izvedeli več o tej črni škatli in o njeni uporabi v naših modelih.
Načelo dela
Obstaja veliko vrst vezij VCO, ki se uporabljajo v različnih aplikacijah, vendar jih lahko glede na njihovo izhodno napetost na splošno razvrstimo v dva tipa.
Harmonični oscilatorji: Če je izhodna valovna oblika oscilatorja sinusna, se imenuje harmonični oscilator. V to kategorijo spadajo vezja RC, LC in vezja rezervoarja. Te vrste oscilatorjev je težje izvesti, vendar imajo boljšo stabilnost kot relaksacijski oscilator. Harmonični oscilatorji se imenujejo tudi linearni napetostno oscilator.
Relaksacijski oscilator: Če je izhodna valovna oblika oscilatorja v žagasti ali trikotni obliki, se oscilator imenuje relaksacijski oscilator. Ti so razmeroma enostavni za uporabo in se zato najpogosteje uporabljajo. Sprostitveni oscilator lahko nadalje uvrstimo med
- Oddajnik sklopljen napetostno nadzorovan oscilator
- Ozemljen kondenzatorski napetostno nadzorovan oscilator
- Obročasti oscilator, ki temelji na zakasnitvi
Oscilator z napetostnim nadzorom - praktična uporaba
Kot smo že omenili, lahko VCO preprosto sestavite z uporabo para RC ali LC, vendar v resnični aplikaciji tega nihče ne počne. Obstaja nekaj namenskih IC, ki lahko ustvarjajo nihanja glede na vhodno napetost. Eden takšnih pogosto uporabljenih IC je LM566 iz nacionalnega polprevodnika.
Ta IC lahko generira tako trikotni kot kvadratni val, nazivno frekvenco tega vala pa lahko nastavimo z zunanjim kondenzatorjem in uporom. Kasneje se lahko ta frekvenca spreminja tudi v realnem času glede na vhodno napetost, ki jo dovajamo.
Shema pinov LM566 IC je prikazana spodaj
IC je mogoče upravljati bodisi iz ene napajalne bodisi iz dvojne napajalne tirnice z delovno napetostjo do 24V. Zatiča 3 in 4 sta izhodna zatiča, kar nam daje kvadratni val in trikotni val. Nazivno frekvenco lahko nastavite tako, da na zatiči 7 in 6 priključite pravo vrednost kondenzatorja in upora.
Za formule za izračun vrednosti R in C, ki temelji na izhodno frekvenco (Fo) je podana s formulami
Fo = 2,4 (Vss - Vc) / Ro + Co + Vss
Kje, Vss je napajalna napetost (tukaj 12V) in Vc je krmilna napetost, ki se nanaša na zatič 5, na podlagi katere velikosti se nadzoruje izhodna frekvenca. (Tu smo oblikovali potencialni delilnik z uporom 1,5 k in 10 k za dovajanje konstantne napetosti na pin 5). Vzorčni diagram vezja za LM566 je prikazan spodaj
V praktičnih aplikacijah je mogoče upore 1,5k in 10k prezreti, krmilno napetost pa je mogoče neposredno dovajati na zatič 5. Vrednost Ro in Co lahko spremenite tudi glede na želeni obseg izhodne frekvence. V tehničnem listu glejte tudi, kako se linearna izhodna frekvenca spreminja glede na vhodno krmilno napetost. Vrednost izhodne frekvence je nastavljiva z uporabo krmilne napetosti (na zatiču 5) v razmerju 10: 1, kar nam pomaga pri zagotavljanju širokega razpona nadzora.
Uporaba oscilatorjev z napetostnim nadzorom (VCO)
- Vstavljanje frekvenčnega premika
- Frekvenčni identifikatorji
- Prepoznavalci tonov tipkovnice
- Generatorji ure / signala / funkcije
- Uporablja se za izdelavo fazno zaklenjenih zank.
Oscilator z napetostjo je glavni funkcijski blok v sistemu z zaklenjeno fazno zanko. Torej, razumimo tudi o zanki z zaklenjeno fazo, zakaj je to pomembno in kaj VCO počne znotraj zaklenjene faze.
Kaj je fazno zaklenjena zanka (PLL)?
Phase Locked Loop, imenovan tudi PPL, je nadzorni sistem, v glavnem pa je sestavljen iz treh pomembnih blokov. So fazni detektor, nizkoprepustni filter in napetostno nadzorovan oscilator. Ti trije skupaj tvorijo nadzorni sistem, ki nenehno prilagaja frekvenco izhodnega signala glede na frekvenco vhodnega signala. Blok diagram PLL je prikazan spodaj
Sistem PLL se uporablja v aplikacijah, kjer je treba iz nestabilnega frekvenčnega signala (f IN) pridobiti visoko stabilno frekvenco (f OUT). Glavna naloga vezja PLL je proizvajati izhodni signal z enako frekvenco vhodnega signala. To je zelo pomembno pri brezžičnih aplikacijah, kot so usmerjevalniki, RF prenosni sistemi, mobilna omrežja itd.
Fazni detektor primerja vhodno frekvenco (f IN) z izhodno frekvenco (f OUT) z uporabo podane povratne poti. Razlika v teh dveh signalih se primerja in podaja glede na napetostno vrednost in se imenuje signal napetosti napake. Ta napetostni signal bo imel skupaj nekaj visokofrekvenčnega šuma, ki ga je mogoče filtrirati z nizkofrekvenčnim filtrom. Potem se ta napetostni signal odda VCO, ki, kot že vemo, spreminja izhodno frekvenco glede na podani napetostni signal (krmilna napetost).
PLL - Praktična uporaba
Eden najpogosteje uporabljenih IC PLL priključkov je LM567. Je IC dekodirnika tonov, kar pomeni, da posluša določeno uporabniško nastavljeno vrsto tona na pin 3, če je ta ton sprejet, izhod (pin 8) poveže z ozemljitvijo. Torej v bistvu posluša ves zvok, ki je na voljo na frekvenci, in nenehno primerja frekvenco teh zvočnih signalov s prednastavljeno frekvenco s pomočjo tehnike PLL. Ko se frekvence ujemajo z izhodnim zatičem, je postalo nizko. Zatič LM567 IC je prikazan spodaj, vezje je zelo dovzetno za šum, zato ne bodite presenečeni, če tega IC ne morete delati na plošči.
Kot je prikazano na zatiču, je IC sestavljen iz detektorskega vezja I in Q znotraj njega. Ta fazni detektor preverja razliko med nastavljeno frekvenco in dohodnim frekvenčnim signalom. Zunanje komponente se uporabljajo za nastavitev vrednosti te nastavljene frekvence. IC tudi sestoji iz filtrirnega vezja, ki filtrira motnje v stikalno hrupa, vendar zahteva zunanji kondenzator priključen na pin 1. 2 ND pin se uporablja za nastavitev pasovno širino IC, višjo kapacitivnost nižji bo pasovne širine. Zatiči 5 in 6 se uporabljajo za nastavitev vrednosti nastavljene frekvence. To vrednost frekvence je mogoče izračunati z uporabo spodnjih formul
Osnovno vezje za LM567 IC je prikazano spodaj.
Vhodni signal, katerega frekvenco je treba primerjati, se poda na zatič 3 skozi filtrirni kondenzator vrednosti 0,01uF. Ta frekvenca se primerja z nastavljeno frekvenco. Frekvenca je nastavljena s pomočjo 2,4k upora (R1) in 0,0033 kondenzatorja (C1), te vrednosti je mogoče izračunati glede na nastavljeno frekvenco z uporabo zgoraj obravnavanih formul.
Ko se vhodna frekvenca uskladi z nastavljeno frekvenco, bo izhodni zatič (zatič 8) ozemljen. V nasprotnem primeru bo ta zatič ostal visok. Tu smo uporabili upor (R L) kot obremenitev, običajno pa bo to LED ali zvočni signal, kot to zahteva načrt. Tako LM567 uporablja sposobnost VCO za primerjavo frekvenc, kar je zelo koristno v aplikacijah, povezanih z avdio / brezžičnim omrežjem.
Upam, da imate zdaj dobro idejo o VCO, če jih dvomite, jih objavite v oddelku za komentarje ali uporabite forume.
Preverite tudi:
- Oscilator RC faznega premika
- Wein Bridge oscilator
- Kvarčni kristalni oscilator