- Principio de funcionamiento de
- Oscilador controlado por voltaje - Aplicación práctica
- Aplicaciones de osciladores controlados por voltaje (VCO)
- ¿Qué es un bucle de bloqueo de fase (PLL)?
- PLL - Aplicación práctica
La mayoría de los dispositivos electrónicos de consumo que nos rodean, como teléfonos móviles, TV, radio, reproductores de MP3, etc., son una combinación de electrónica digital y analógica. Siempre que haya transmisión / recepción inalámbrica o señales de audio involucradas en un diseño electrónico, necesitaremos señales electrónicas oscilantes periódicas, estas señales se denominan señales oscilantes y son muy útiles en la transmisión inalámbrica o para realizar operaciones relacionadas con la sincronización.
Un oscilador en electrónica generalmente se refiere a un circuito que es capaz de producir formas de onda. Esta forma de onda puede ser sinusoidal, triangular o incluso de tipo diente de sierra. Algunos de los circuitos osciladores más comunes son el circuito LC, el circuito del tanque, etc. Un oscilador controlado por voltajees un oscilador que produce señales oscilantes (formas de onda) con frecuencia variable. La frecuencia de esta forma de onda se varía variando la magnitud del voltaje de entrada. Por ahora, puede imaginar que un oscilador controlado por voltaje (VCO) es una caja negra que toma voltaje de magnitud variable y produce una señal de salida de frecuencia variable, y la frecuencia de la señal de salida es directamente proporcional a la magnitud del voltaje de entrada. Aprenderemos más sobre esta caja negra y cómo usar una en nuestros diseños en este tutorial.
Principio de funcionamiento de
Hay muchos tipos de circuitos VCO que se utilizan en diferentes aplicaciones, pero se pueden clasificar en dos tipos según su voltaje de salida.
Osciladores armónicos: si la forma de onda de salida del oscilador es sinusoidal, se denominan osciladores armónicos. Los circuitos RC, LC y los circuitos de tanque entran en esta categoría. Estos tipos de osciladores son más difíciles de implementar pero tienen mejor estabilidad que el oscilador de relajación. Los osciladores armónicos también se denominan oscilador controlado por voltaje lineal.
Oscilador de relajación: si la forma de onda de salida del oscilador está en forma de diente de sierra o triangular, el oscilador se denomina oscilador de relajación. Son comparativamente fáciles de implementar y, por lo tanto, son los más utilizados. El oscilador de relajación se puede clasificar además como
- Oscilador controlado por voltaje acoplado por emisor
- Condensador conectado a tierra Oscilador controlado por voltaje
- Oscilador controlado por voltaje de anillo basado en retardo
Oscilador controlado por voltaje - Aplicación práctica
Como se mencionó anteriormente, VCO se puede construir simplemente usando un par RC o LC, pero en la aplicación del mundo real nadie lo hace realmente. Hay algunos IC dedicados que tienen la capacidad de generar oscilaciones basadas en el voltaje de entrada. Uno de esos circuitos integrados de uso común es el LM566 de semiconductores nacionales.
Este IC es capaz de generar ondas triangulares y cuadradas y la frecuencia nominal de esta onda se puede configurar utilizando un condensador externo y una resistencia. Posteriormente, esta frecuencia también se puede variar en tiempo real en función del voltaje de entrada que se le suministre.
El diagrama de pines del IC LM566 se muestra a continuación
El IC puede funcionar con una sola fuente o con un riel de suministro doble con un voltaje de funcionamiento de hasta 24 V. Los pines 3 y 4 son los pines de salida que nos dan la onda cuadrada y la onda triangular respectivamente. La frecuencia nominal se puede configurar conectando el valor correcto de condensador y resistencia a los pines 7 y 6.
Las fórmulas para calcular el valor de R y C basadas en la frecuencia de salida (Fo) vienen dadas por las fórmulas
Fo = 2,4 (Vss - Vc) / Ro + Co + Vss
Dónde, Vss es el voltaje de suministro (aquí 12V) y Vc es el voltaje de control aplicado al pin 5 en función de cuya magnitud se controla la frecuencia de salida. (Aquí hemos formado un divisor de potencial usando una resistencia de 1.5k y 10k para suministrar un voltaje constante al pin 5). A continuación se muestra un diagrama de circuito de muestra para LM566
En aplicaciones prácticas, las resistencias de 1.5k y 10k se pueden ignorar y el voltaje de control se puede suministrar directamente al pin 5. También puede cambiar el valor de Ro y Co según el rango requerido de frecuencia de salida. También consulte la hoja de datos para verificar qué tan lineal varía la frecuencia de salida con respecto al voltaje de control de entrada. El valor de la frecuencia de salida se puede ajustar utilizando el voltaje de control (en el pin 5) con una relación de 10: 1, lo que nos ayuda a proporcionar un amplio rango de control.
Aplicaciones de osciladores controlados por voltaje (VCO)
- Frecuencia de modulación por desplazamiento
- Identificadores de frecuencia
- Reconocedores de tono del teclado
- Generadores de reloj / señal / función
- Se utiliza para construir bucles de bloqueo de fase.
El oscilador controlado por voltaje es el bloque de función principal en un sistema de bucle de bloqueo de fase. Entonces, entendamos también sobre el bucle de bloqueo de fase, por qué es importante y qué hace un VCO dentro de un bucle de bloqueo de fase.
¿Qué es un bucle de bloqueo de fase (PLL)?
Phase Locked Loop, también conocido como PPL, es un sistema de control que consta principalmente de tres bloques importantes. Son detector de fase, filtro de paso bajo y oscilador controlado por voltaje. Juntos, estos tres forman un sistema de control que ajusta constantemente la frecuencia de la señal de salida en función de la frecuencia de la señal de entrada. El diagrama de bloques de un PLL se muestra a continuación
El sistema PLL se utiliza en aplicaciones en las que debe obtenerse una frecuencia estable alta (f OUT) a partir de una señal de frecuencia inestable (f IN). La función principal de un circuito PLL es producir la señal de salida con la misma frecuencia que la señal de entrada. Esto es muy importante en aplicaciones inalámbricas como enrutadores, sistemas de transmisión de RF, redes móviles, etc.
El detector de fase compara la frecuencia de entrada (f IN) con la frecuencia de salida (f OUT) utilizando la ruta de retroalimentación proporcionada. La diferencia en estas dos señales se compara y se da en términos de un valor de voltaje, y se conoce como señal de voltaje de error. Esta señal de voltaje también tendrá algo de ruido de alta frecuencia junto con él, que se puede filtrar utilizando un filtro de paso bajo. Luego, esta señal de voltaje se proporciona a un VCO que, como ya sabemos, varía la frecuencia de salida en función de la señal de voltaje (voltaje de control) proporcionada.
PLL - Aplicación práctica
Uno de los IC de implementos PLL más utilizados es el LM567. Es un IC decodificador de tonos, lo que significa que escucha un tipo de tono configurado por el usuario en particular en el pin 3 si ese tono se recibe, conecta la salida (pin 8) a tierra. Entonces, básicamente, escucha todo el sonido disponible en la frecuencia y sigue comparando la frecuencia de esas señales de sonido con una frecuencia preestablecida utilizando la técnica PLL. Cuando las frecuencias coinciden con el pin de salida, se vuelve bajo. El pin del LM567 IC se muestra a continuación, el circuito es muy susceptible al ruido, así que no se sorprenda si no puede hacer que este IC funcione en una placa de pruebas.
Como se muestra en el pin out, el IC consta de un circuito detector de fase I y Q en su interior. Estos detectores de fase comprueban la diferencia entre la frecuencia establecida y la señal de frecuencia entrante. Los componentes externos se utilizan para establecer el valor de esta frecuencia establecida. El IC también se compone de un circuito de filtro que filtrará el ruido de conmutación irregular, pero requiere un condensador externo conectado al pin 1. El 2 nd pin se utiliza para establecer el ancho de banda de la IC, mayor es la capacitancia menor será el ancho de banda. Los pines 5 y 6 se utilizan para establecer el valor de la frecuencia establecida. Este valor de frecuencia se puede calcular utilizando las fórmulas siguientes
El circuito básico para el LM567 IC se muestra a continuación.
La Señal de Entrada cuya frecuencia hay que comparar se da al pin 3 a través de un condensador de filtrado de valor 0.01uF. Esta frecuencia se compara con la frecuencia establecida. La frecuencia se establece usando la resistencia de 2.4k (R1) y el capacitor 0.0033 (C1), estos valores se pueden calcular de acuerdo con su frecuencia establecida usando las fórmulas mencionadas anteriormente.
Cuando la frecuencia de entrada coincide con la frecuencia establecida, el pin de salida (pin 8) se conectará a tierra. De lo contrario, este pin permanecerá alto. Aquí hemos utilizado una Resistencia (R L) como carga, pero normalmente será un Led, o zumbador según lo requiera el diseño. Por lo tanto, el LM567 usa la capacidad de VCO para comparar frecuencias, lo cual es muy útil en aplicaciones relacionadas con audio / inalámbrica.
Espero que ahora tenga una buena idea sobre los VCO, si tiene alguna duda, publíquelos en la sección de comentarios o use los foros.
Verifique también:
- Oscilador de cambio de fase RC
- Oscilador de puente Wein
- Oscilador de cristal de cuarzo