压控振荡器(V C O)

定义: VCO是电压控制的振荡器。它是一个装置产生这样的振荡输出信号其频率可由输入直流电压调节或改变。

换句话说，VCO产生的输出信号具有可调的频率范围，由直流输入电压控制。它是一种振荡器，其输出频率是输入信号的函数。通常，振荡器的频率用RC时间常数来测量。然而，在一些应用中，频率是由输入电压控制的。

压控振荡器产生的输出信号通常是方波和三角波。

VCO可以是LC、晶体振荡器、RC振荡器或多谐振荡器的形式。

对于RC型振荡器，频率为:

这里，振子的频率与C成反比。

对于LC型振荡器，频率为:

因此，在f和C之间存在一个反比关系。

因此,任何增加控制电压将合成减少电容。电容的下降将会最终增加频率的系统。

因此，简单地说，通过增加控制电压，振荡器频率增加。

在压控振荡器中，在施加标称控制电压V的情况下，振荡器以其通常频率运行_c。振荡器的频率随V的增加而增加_c高于标称值，随V的减小而减小_c低于名义。

所以,有可变电压大多数情况下,变容器使用。

VCO主要存在于两类-

1. 线性压控振荡器或谐波振荡器
   在这种振荡器中，LC坦克电路是为了提供a正弦波形。它的工作是这样的电容变容二极管随二极管上的电压而变化。
   因此，变容二极管改变LC网络的电容，最终导致频率的改变。这类振荡器提供了更好的噪声频率和温度稳定性。
2. 张弛振荡器
   这类波形产生三角形或锯齿形波形。这种类型主要表现为它的应用作为一个不稳定的多谐振荡器或施密特触发器。

用IC 566实现VCO的工作

如前所述，压控振荡器产生的输出频率由直流输入电压控制。

让我们看看下图所示的框图

在这里，压控振荡器作为直流输入电压的函数，在输出端同时提供方波和三角波。

如我们所见，输入电压施加在控制端子5上。振荡器的频率由外部电阻和电容R设定₁和C₁。IC 566具有如图所示的电流源，负责外部电容C的充电和放电₁。外部电阻R₁而直流输入电压决定了充放电速率。

通过利用电路中存在的施密特触发器，电流源在充放电电容之间切换。

施密特触发器提供方波，通过电容产生的三角电压是通过缓冲放大器共同给出的输出。这个缓冲放大器将高阻抗转换为低阻抗输出，这样每个输出阻抗都是50ω。

三角波和方波的大小通常是2.4 V_峰和5.4 V_峰。

正如我们可以在下图中看到的波形-

在电容充电时，电压在C₁当施密特触发器的输出电压超过0.5 V时，该触发器的输出电压会降低。

现在，在0.25 V电容开始放电，由于施密特触发器的输出将会很高。施密特触发器的充放电时间相同。

电容器电压总变化范围为0.25 V ~ 0.5 V，即∆v = 0.25 v。

由于电容器由恒流源充电，

或者,

所以,

对于三角形波形，时间周期为

振荡器频率给出为-

但是,

因此,

所以，从上面的方程我们可以，说输出频率可以随R的变化而改变₁C₁或V_c。

VCO常用来转换低频信号进入音频范围。

运放VCO的工作原理

VCO的另一种使用形式运放如下所示,

在上述电路的输出处产生方波，其频率由输入电压控制。

电路开头的运算放大器起积分器的作用。当施加控制电压时，在运放的输入端，由于分压器的安排，只有一半的控制电压施加在正极。负极的电压在同一电平，以保持R上的电压降₁。

来自电阻R的电流₁流经MOSFET。输入电压为电容器充电。从而提供稳定上升的输出电压。

现在，当MOSFET关闭时，电流通过R₁故选C₁。这样输出电压就会下降。因此，我们将在运算放大器1的输出处得到一个三角形波形。

这里，运放2是施密特触发器。运算放大器1的输出作为运算放大器2的输入。在运放2的输出处得到一个方波。

VCO的应用

1. 它们用于函数生成器中。
2. 压控振荡器是锁相环的基本组成部分。
3. 在频移键控技术中。
4. 在频率调制。
5. 这些用于音调发生器。

VCO是最常用的电子振荡器。但是在压控振荡器中，弛豫振荡器提供了一个很宽的工作频率范围。