Diseño de osciladores controlados por voltaje

Los principios de diseño de osciladores controlados por voltaje ¿Qué es un oscilador controlado por voltaje o como más comúnmente se conoce un VCO?, ¿Cuál es su propósito en la vida? UN EJEMPLO PRÁCTICO Aquí voy a utilizar un ejemplo muy práctico cuando uno de mis lectores tiene un requisito de funcionamiento del oscilador de voltaje controlado en 1,8 a 2,0 Mhz (banda de radioaficionados de 160 millones). Esto es para ser parte de un sintetizador de frecuencia, a pesar de un VCO no siempre se asocia con un sintetizador de frecuencia. Los costos muy elevados y las dificultades encontradas en la compra de los condensadores de calidad variable de hoy a menudo hacen VCO es una alternativa muy atractiva. Como alternativa, todo lo que necesita es un PERO muy estable fuente limpia de energía de CC, un diodo varactor y un potenciómetro de alta calidad - por lo general un tipo de 10 vueltas. Tenga en cuenta que el circuito de Q tiende a ser algo degradadas mediante el uso de diodos varactor en lugar de los condensadores variables. Para las personas que se confunden en este punto, permítanme explicar. Diodos cuando tienen una tensión inversa aplicada presentan las características de un condensador. La alteración de la tensión altera la capacidad. diodos comunes como 1N914 y 1N4004 se puede utilizar, pero más comúnmente se utiliza diodos varactor fabricados específicamente para el uso VCO MVAM115 por ejemplo, Motorola, Philips y BB112 BB212. A veces también se denomina diodos sintonizador. Los requerimientos de diseño solicitado fueron los siguientes: - (A) cobertura de frecuencia de 1,8 a 2,0 Mhz (B) de voltaje controlado por un sintetizador de frecuencia con un nivel de producción suficiente para alimentar la entrada de un Phase Locked Loop (PLL) (C) una salida más protegido de una lectura digital de la frecuencia. (D) otros en el tampón puesto para conducir sucesivas etapas del amplificador. Debido a que en este ejemplo, la estabilidad de la frecuencia final se determina por el cristal de referencia en el sintetizador de frecuencia no puede haber una cierta relajación de las normas de estabilidad. Las salidas de buffer será cubierto por los amplificadores de amortiguamiento. Vamos a ver de nuevo en nuestro circuito oscilador anterior. Si no está familiarizado con osciladores a continuación, revise mi oscilador tutorial anterior . Sin duda le ayudará. Fig. 1. Diodo del varactor Aquí Cv el condensador variable, podría ser sustituido por un diodo varactor adecuado como un diodo de ajuste y, en realidad, nuestro lector tiene a mano un varactor MVAM115 Motorola. Creo que esto es casi similar a mi diodo BB112 Philips. Así que vamos a refrito de la figura anterior para dar cabida a un ajuste del diodo varactor en lugar de utilizar una variable condensador convencional. http://my.integritynet.com.au/purdic/osc1fig5.gif Fig. 2. Ahora que he dejado Ct y C1 a / b todo en el circuito. En esta aplicación de un sintetizador de frecuencia es poco probable que sea necesario. Para sintonizar 1,8 a 2,0 Mhz, que es una oscilación de frecuencia de 2 / 1,8 = 1,111 - que cuando los medios cuadrado necesitamos una relación de capacitancia de 1.234 a 1 Eso significa que la proporción de capacidad combinada mínima en el circuito de capacidad máxima combinada en el circuito debe cambiar por 1.234 a 1. Mirando hacia atrás en el tutorial sobre osciladores me dijo el inductor debe tener una reactancia de 180 ohmios. Así que alrededor de la frecuencia de interés espero un inductor de unos 15 uH que se utilizará para L1 en la figura 2. Usted debe ser utilizado para el cálculo de números de LC por ahora, pero LXC en 1,8 Mhz = 7818 ya los 2 MHz que funciona sobre 6332. Dividiendo ambos a los 15 inductor uH tenemos una Cmin de 422 pF y la Cmáx de 520 pf. Que por cierto si usted comprueba 520/422 = 1.232:1 Así que la variación de C es 520-422 = 98pF swing. Para sintetizadores o cualquier ajuste de voltaje que debe tener la mayor oscilación de tensión posible. Esto reduce al mínimo los efectos de la tensión de ruido en la tensión de sintonía. Mi diodo BB112 puede funcionar perfectamente desde 1V a 8V. Eso significa que podemos sintonizar el 200 kHz (2,0 a 1,8) con una variación de 8 - 1 = 7 voltios. De ello se deduce 7v / 200 Khz = 35 uV / Hz. Si nuestro nivel de ruido está por debajo de esto, entonces el ajuste no puede ser variado o fm'ed por el ruido. En mi 8V exhibe un diodo de la capacitancia de alrededor de 28 pF, mientras que en 1V la capacidad es de unos 500 pF. Si el señor Philips respondió a mis correos electrónicos que podrían reproducirse a su disposición la capacidad en comparación con el gráfico de tensión que sería de gran ayuda. Hola a nadie con la autoridad de Philips o Motorola leyendo esto - toque, toque. Ayuda siempre bienvenidos. DIODOS BACK-TO-BACK Se le nota que tiene dos diodos espalda con espalda en serie en la figura 2. Aunque este efecto se divide en capacidad total del diodo varactor por dos que elimina el efecto desagradable de la presente rf en el circuito tanque de la conducción de un solo diodo en la conducción en los picos que aumentará la tensión de polarización, esto también da lugar a los armónicos. De ello se deduce que mi capacidad de diodo varactor ahora oscilaciones de una red de aproximadamente 14 pF hasta 250 pF cuando la tensión de polarización varía de 8 voltios por debajo de 1 voltio. Por supuesto, puede ir por debajo de 1 V para una mayor capacidad pero tienden a ser conservadores y no suelen ir por debajo de 1V mucho. Ahora tenemos un columpio neto de 250 a 14 o 236 pF. Usted recordará más arriba, me dijo que "la variación de C es 520-422 = 98pF swing" Entonces, ¿cómo puedo reducir un 236 pF swing hasta un columpio pF 98? Mira el condensador C2, que está en serie con dos diodos varactor, no esta a reducir la capacidad neta? CÁLCULO DE CAPACIDAD NET Se trata de un simple problema matemático (¡Oh, Dios - no otra vez ). En este caso podemos utilizar la fórmula = C2 [(Ca * Cb) / (Ca - Cb)] donde C = Ca existentes o en este caso 236 pF y Cb = deseada C o 98 pF. Ahora bien, esto no es muy exacta, pero que terminará en el parque de pelota. Al conectar los números en nuestras sumas nos C2 = [(235 * 98) / (236 - 98)] o 23030 137 / = 168 pF. Teniendo en cuenta con un VCO y los cambios de voltaje involucrados, usted puede conseguir un poco de margen y que cada diodo varactor varía enormemente de datos de predicción de capacitancia contra voltaje. Esto significa que mucho de esto son conjeturas o chupar y ver. Técnicamente esto significa que todo determinada "empíricamente". Todo eso sólo dice que va a utilizar un 180 pF para C2. D2 Con un giro de 180 pF de C2 y su puesta en serie con D1 y D2 llegamos a 1 voltio D1 = 500 pF = 500 pF y C2 = 180 pF. Resultado neto = 1 / [(1 / 500) + (1 / 500) + (1 / 180)], que es alrededor de 105 pf. Del mismo modo a las 8 voltios nos D1 = 28 pF, D2 = 28 pF y C2 = 180 pF. Resultado neto = 1 / [(1 / 28) + (1 / 28) + (1 / 180)], que es alrededor de 13 pf. De ello se deduce el swing se convierte ahora en 13 pf a 105 pF o una red de 92 pF, que es lo suficientemente cerca para este ejercicio. Yo había dicho mucho antes "con nuestros 15 inductor uH tenemos una Cmin de 422 pF y la Cmáx de 520 pf que por cierto si usted comprueba 520/422 = 1.232:1 Así que la variación de C es de 520. - 422 = 98pF swing ". ¿Cómo nos acercamos a este requisito? Si necesitamos Cmax de 520 pF y nuestra conexión en serie nos da 105 pF necesitamos un extra de 520 a 105 = 415 pF. Por otra parte Cmin requerido es de 422 pF y la conexión de serie dispone de 13 pf necesitamos 422-13 = 409 pF. Se puede observar si permitimos que un condensador de ajuste de, digamos 25 pF para CT, que es el condensador de ajuste propuesto en la figura 2 - (es decir Ct puede decir que varió de 5 a 25 pF) - y que permiten la combinación de C1 a / b / a un total de alrededor de 390 pF hemos logrado nuestro objetivo, evidentemente. ¿No es esto genial? Para nuestro inductor L1 yo usaría un toroide aunque si usted tiene acceso a un inductor variable que podría utilizarlo. Un núcleo de aire inductor más probable sería demasiado grande para tener en cuenta. toroides adecuado de la Amidon / tipo Micrometales sería de 2 Mhz el T50-2 tipo que requeriría cerca de 55 vueltas de alambre # 26 o incluso el tipo T68-2 que requieren cerca de 51 vueltas de alambre # 24. Ambos indicadores mencionados son los que caben cómodamente alrededor del núcleo. No importa su rango de frecuencia de interés de los principios básicos esbozados arriba más o menos siguen siendo válidas. AJUSTE DE TENSIÓN del DIODO Por un sintetizador de frecuencia de la tensión de ajuste se deriva del filtro de paso bajo del PLL y no es necesario que te preocupes por eso. Por otro lado, cuando usted tiene una solicitud de sustitución de un condensador variable de ajuste de forma manual y con, por ejemplo un potenciómetro a su vez diez tienes que ser muy cuidadoso acerca de la "calidad" de la tensión. Debe ser limpio! A continuación en la Figura 3 es un esquema sugerido para calcular las tensiones de ajuste adecuado. Fig. 3. El bote de 10K es su 5 o 10 a su vez la "calidad" potenciómetro para el ajuste, las ollas de ajuste superior e inferior (juego y olvidar) le permiten ajustar el rango de tensión de su elección que el potenciómetro de ajuste va a ver. Una vez más el uso de "calidad" trimpots. La resistencia de 100K y los dos condensadores de 0.1 uF son más de filtrado. Obviamente, hay una considerable interacción entre los potenciómetros y el potenciómetro por lo que esperan una gran cantidad de malabares de ida y vuelta. Si usted desea, en algunas aplicaciones, tanto trimpots podría ser sustituido por resistencias fijas. Es simplemente una cuestión de usar la ley ohmios. 74HC4046 fase-bloqueado-lazo El 74HC4046 fase-bloqueado-lazo que es un circuito integrado contiene un oscilador controlado por tensión y el trabajo de hasta 17 Mhz. Con el VCO 74HC4046, su rango de ajuste es determinado por un condensador externo C1 (entre C1A y C1B) y una resistencia externa R1 (entre R1 y GND) o dos resistencias externas R1 y R2 (entre R1 y GND, y R2 y GND) . Resistencia R1 y el condensador C1 determinar el rango de frecuencia del VCO. R2 resistencia permite el VCO para tener una frecuencia de desplazamiento si es necesario.