اسیلاتور کنترل‌شده با ولتاژ

اسیلاتور کنترل‌شده با ولتاژ (به اختصار VCO) یک اسیلاتور الکترونیکی است که برای کنترل فرکانس نوسان با ولتاژ، طراحی شده‌است. در VCO، فرکانس نوسان متناسب با ولتاژ ورودی، تغییر می‌کند.

مدار یک اسیلاتور کنترل‌شده با ولتاژ (VCO)

از VCO برای ساختن حلقهٔ قفل‌شدهٔ فاز (PLL)، یا تولید مدولاسیون فرکانس (FM) استفاده می‌شود.

کنترل فرکانس در VCO

در فرکانس‌های بالا، عنصر کنترل‌شونده با ولتاژ، عموماً دیود واراکتور است که به قسمتی از مدار تانک اسیلاتور LC، متصل است .در فرکانس‌های پایین، دیگر روش‌های تغییر فرکانس همچون تغییر سرعت شارژ خازن، یعنی منبع جریان کنترل شونده با ولتاژ، استفاده می‌شود .

اسیلاتور کریستالی کنترل‌شده با ولتاژ

یک اسیلاتور کریستالی کنترل شونده با ولتاژ (VCXO) زمانی استفاده می‌شود که، فرکانس کار به مقدار تنظیمات نسبی کوچک (مقدار دقیق فرکانس یا فاز اسیلاتور بسیار حیاتی باشد) یا با اعمال یک ولتاژ متغیر در ورودی کنترلی اسیلاتور، می‌خواهیم، تداخلات رادیو فرکانسی را بر روی یک رنج فرکانسی برای رفع ایراد، حذف کنیم .

اسیلاتورهایی هستند که بر روی رنج‌های فرکانسی پهناور کار می‌کنند . اسیلاتورهای متغیر فرکانس (VFOs)، به وسیله مقدار یکی از مدارات تعیین کننده فرکانس، فرکانس خود را تغییر می‌دهند . یک اسیلاتور کنترل شونده با ولتاژ (VCO) یکی از عناصر تعیین کننده فرکانس است که به صورت الکتریکی کنترل می‌شود .

معادلات حوزهٔ زمان در VCO

${\displaystyle \ f_{tuning}(t)=K_{o}\cdot \ v_{in}(t)}$

${\displaystyle \int f_{tuning}(t)\,dt=\theta _{out}(t)}$

• ${\displaystyle \ K_{o}}$ بهرهٔ اسیلاتور است و بر حسب هرتز بر ولت محاسبه می‌شود.
• ${\displaystyle \ f_{tuning}(t)}$ نشان دهندهٔ بسامد سیگنال خروجی است.
• ${\displaystyle \ \theta _{out}(t)}$ نشان دهندهٔ فاز سیگنال خروجی است.
• ${\displaystyle \ v_{in}(t)}$ ولتاژ ورودی به VCO. گاهی با ${\displaystyle \ v_{tune}(t)}$ نمایش داده می‌شود.

معادلات حوزهٔ فرکانس در VCO

${\displaystyle \ F_{tuning}(s)=K_{o}\cdot \ V_{in}(s)}$

${\displaystyle \ {F_{tuning}(s) \over s}=\Theta _{out}(s)}$

کاربردهای VCO

VCOها در مواردی همچون زیر استفاده می‌شوند:

• فانکشن ژنراتور
• برای تغییر تن موزیک در تهیه موزیک الکترونیکی
• حلقه فاز قفل شونده (PLL)
• سینتی سایزر در مدارات مخابراتی

منابع

• Voltage-controlled oscillator نسخه انگلیسی ویکی‌پدیا