電圧制御発振器– VCOの使用、作業およびアプリケーション

電圧制御発振器とは何ですか？

電圧制御発振器は、入力DC電圧によって制御される範囲にわたって出力を変化させることができる出力信号を備えた発振器です。これは、出力周波数が入力の電圧に直接関係する発振器です。発振周波数は数ヘルツから数百GHzまで変化します。入力DC電圧を変化させることにより、出力 信号の周波数 生産は調整されます。

2種類の電圧制御発振器

• 調和振動子：出力は正弦波形の信号です。例としては、水晶発振器やタンク発振器があります
• 弛緩発振器：出力はのこぎり波または三角波の信号であり、幅広い動作周波数を提供します。出力周波数は、コンデンサの充電時間と放電時間に依存します。

のこぎり波発生器VCOの基本的な動作原理

のこぎり波を生成する電圧制御発振器の場合、主要なコンポーネントは、充電と放電が出力波形の形成を決定するコンデンサです。入力は、制御可能な電圧の形で与えられます。この電圧は電流信号に変換され、コンデンサに印加されます。電流がコンデンサを通過すると、充電が開始され、コンデンサの両端に電圧が発生し始めます。コンデンサが充電され、その両端の電圧が徐々に上昇すると、コンパレータを使用して電圧が基準電圧と比較されます。

コンデンサの電圧が基準電圧を超えると、コンパレータはトランジスタをトリガーする高論理出力を生成し、コンデンサはグランドに接続されて放電を開始します。したがって、生成される出力波形はコンデンサの充電と放電を表しており、周波数は入力DC電圧によって制御されます。

VCOのアプリケーション

• 電子妨害装置。
• 関数発生器。
• さまざまな種類のノイズを生成するための電子音楽の生成。
• フェーズロックループ。
• 通信回路で使用される周波数シンセサイザ。

実用的なVCO– LM566

電圧制御発振器（VCO）の実用的な例はLM566です。 LM566は、関数入力電圧として方形波と三角波を生成するために使用できる汎用VCOです。

LM566は、0℃〜70℃の温度範囲での動作が規定されています。その周波数は、制御電圧の線形関数です。周波数は外部抵抗とコンデンサによっても制御され、その値が自走周波数を制御します。

ピンの説明：

• ピン1：アース（GND）
• ピン2：接続なし（NC）
• ピン3：方形波出力
• ピン4：三角波出力
• ピン5：変調入力
• ピン6：タイミング抵抗
• ピン7：タイミングコンデンサ
• ピン8：Vcc

特徴：

• 最大動作電圧は10V〜24Vです
• 高温安定性
• 動作温度は0℃〜70℃です
• 周波数は、電流、電圧、抵抗またはコンデンサを使用して制御できます
• 消費電力は300mVです
• 優秀な 電源の拒否

アプリケーション：

• 関数発生器
• トーンジェネレータ
• FM変調
• 周波数偏移変調
• クロックジェネレータ

LM566の動作：

この図は、LM566 ICに、外部抵抗R1と変調DC入力電圧Vによって設定されたレートで外部コンデンサを充電および放電するための電流源が含まれていることを示しています。

0.001µFのコンデンサがピン5とピン6に接続されています。シュミットトリガー回路を使用して、コンデンサの充電と放電の間で電流源を切り替え、コンデンサの両端に生成される三角波とシュミットトリガーからの方形波を出力として提供します。バッファアンプ。両方の出力波形は、それぞれの出力インピーダンスが50f2になるようにバッファリングされます。三角波と方形波の一般的な大きさは、ピークまで2.4Vピーク、ピークまで5.4Vピークです。フリーランニングまたはセンター動作周波数、f0は

VCOの適用–フェーズロックループ

フェーズロックループとは何ですか？

これは、入力周波数の位相をVCOの出力周波数の位相と常に比較することにより、電圧制御発振器の出力周波数を目的の入力周波数にロックするために使用される電子回路です。 PLLは、信号の生成、変調、または復調に使用されます。これらは主に周波数変調と振幅変調で使用されます。電圧制御発振器の出力周波数は、入力周波数と一致するまで常に調整されます。

フェーズロックループはどのように機能しますか？

上記のブロック図では、PDまたは位相検出器が出力周波数と入力基準周波数を比較しています。不一致がある場合、位相検出器は、ノイズを除去するためにローパスフィルターを使用してフィルター処理されるエラー信号を生成し、この信号は、それに応じて出力周波数を生成するために電圧制御発振器に適用されます。この出力周波数は、出力周波数を特定の数Nで除算するN分周カウンタを介して位相検出器に与えられます。

PLLの実用的なアプリケーション–LM567を使用したトーンデコーダ

LM567はトーンデコーダーです。これは、入力信号が利用可能なときに飽和トランジスタスイッチをグランドに切り替えることを目的としています。これは、電圧制御発振器（VCO）と位相検出器で構成されています。電圧制御発振器は、デコーダーの中心周波数を確認するためのものです。外部コンポーネントは、中心周波数、帯域幅、および出力遅延を設定するために使用されます。

位相検出器とVCOは、PLLがロックされ、入力信号の振幅が内部で事前設定されたしきい値を超えると、フェーズロックループ（PLL）を形成し、出力でグランドへのスイッチがアクティブになります。

特徴：

• 外部抵抗を使用した20〜1の周波数範囲
• 100mAの電流シンク機能を備えたロジック互換出力
• 調整可能な帯域幅
• 帯域外信号とノイズの高い除去
• 誤った信号に対する耐性
• 高い中心周波数 （0.01 Hz〜500 kHz）

LM567 PLLトーンデコーダーには、タッチトーンデコード、高精度発振器、周波数監視、制御、広帯域FSK復調、超音波制御、キャリア電流リモートコントロール、通信ページングデコーダーなどの多くのアプリケーションがあります。

LM567 PLLトーンデコーダーの動作：

LM567は、2V〜9Vの電源電圧、1Hz〜500kHzの範囲の入力周波数で動作します。発振器タイミングコンデンサCtを2つに分割して、入力周波数に対して発振器周波数を2倍にする必要があり、フィルタコンデンサC1とC2を減らして、同じフィルタ時定数を維持する必要があります。 PLLがロックされると、出力ピン8がグランドに切り替わり、アクティブになります。スイッチをアクティブにするために追加の供給電流は必要ありません。また、スイッチのオン抵抗は電源に反比例します。入力には、ピン1が2 / 3Vsを下回るのに十分な振幅があります。

上記の記事から電圧制御発振器についてのアイデアを持っていることを願っていますので、この概念について、または電気と 電子プロジェクト 以下のコメントセクションを残してください。