휴대폰, TV, 라디오, Mp3 플레이어 등과 같은 우리 주변의 대부분의 소비자 전자 장치는 디지털 및 아날로그 전자 장치의 조합입니다. 무선 전송 / 수신이 있거나 전자 설계에 오디오 신호가 포함되는 곳에서는주기적인 진동 전자 신호가 필요할 것입니다. 이러한 신호를 진동 신호 라고하며 무선 전송 또는 타이밍 관련 작업을 수행하는 데 매우 유용합니다.
전자 기기 의 발진기 는 일반적으로 파형을 생성 할 수있는 회로를 말합니다. 이 파형은 사인파, 삼각형 또는 톱니 형일 수 있습니다. 가장 일반적인 발진기 회로 중 일부는 LC 회로, 탱크 회로 등입니다. 전압 제어 발진기가변 주파수로 진동 신호 (파형)를 생성하는 발진기입니다. 이 파형의 주파수는 입력 전압의 크기에 따라 달라집니다. 지금은 전압 제어 발진기 (VCO)가 가변 크기의 전압을 받아 가변 주파수의 출력 신호를 생성하고 출력 신호의 주파수가 입력 전압의 크기에 정비례하는 블랙 박스라고 상상할 수 있습니다.. 이 블랙 박스에 대해 자세히 알아보고이 튜토리얼에서 디자인에서 블랙 박스를 사용하는 방법을 배웁니다.
작동 원리
다양한 응용 분야에서 사용되는 VCO 회로에는 여러 유형이 있지만 출력 전압에 따라 크게 두 가지 유형으로 분류 할 수 있습니다.
고조파 오실레이터: 오실레이터 의 출력 파형이 정현파이면 고조파 오실레이터라고합니다. RC, LC 회로 및 탱크 회로가이 범주에 속합니다. 이러한 유형의 오실레이터는 구현하기가 어렵지만 이완 오실레이터보다 안정성이 더 좋습니다. 고조파 발진기는 선형 전압 제어 발진기라고도합니다.
이완 발진기: 발진기 의 출력 파형이 톱니 모양 또는 삼각형 형태 인 경우 발진기를 이완 발진기라고합니다. 이것들은 비교적 구현하기 쉬우므로 가장 널리 사용됩니다. Relaxation Oscillator는 다음과 같이 더 분류 될 수 있습니다.
- 이미 터 결합 전압 제어 발진기
- 접지 된 커패시터 전압 제어 발진기
- 지연 기반 링 전압 제어 발진기
전압 제어 발진기 – 실제 적용
앞서 언급했듯이 VCO는 RC 또는 LC 쌍을 사용하여 간단히 구성 할 수 있지만 실제 응용 프로그램에서는 아무도 실제로 그렇게하지 않습니다. 입력 전압에 따라 발진을 생성 할 수있는 전용 IC가 있습니다. 일반적으로 사용되는 IC 중 하나는 국가 반도체의 LM566입니다.
이 IC는 삼각파와 구형파를 모두 생성 할 수 있으며이 파동 의 공칭 주파수는 외부 및 커패시터와 저항을 사용하여 설정할 수 있습니다. 나중에이 주파수는 공급되는 입력 전압에 따라 실시간으로 변경 될 수도 있습니다.
LM566 IC 의 핀 다이어그램 은 다음과 같습니다.
IC는 단일 전원 또는 최대 24V의 작동 전압으로 이중 전원 레일에서 작동 할 수 있습니다. 핀 3과 4는 각각 구형파와 삼각파를 제공하는 출력 핀입니다. 공칭 주파수는 Capacitor 및 Resistor의 올바른 값을 핀 7 및 6에 연결하여 설정할 수 있습니다.
공식은 R과 C의 값을 계산하는 식으로 주어진다 (FO)의 출력 주파수에 기초를
Fo = 2.4 (Vss-Vc) / Ro + Co + Vss
어디, Vss는 공급 전압 (여기서는 12V)이고 Vc는 출력 주파수가 제어되는 크기에 따라 핀 5에 적용되는 제어 전압입니다. (여기서 우리는 핀 5에 정전압을 공급하기 위해 1.5k 및 10k 저항을 사용하는 전위 분배기를 형성했습니다). LM566의 샘플 회로도는 다음과 같습니다.
실제 애플리케이션에서 저항기 1.5k 및 10k는 무시할 수 있으며 제어 전압은 핀 5에 직접 공급 될 수 있습니다. 필요한 출력 주파수 범위에 따라 Ro 및 Co의 값을 변경할 수도 있습니다. 또한 데이터 시트를 참조하여 입력 제어 전압과 관련하여 출력 주파수가 얼마나 선형인지 확인하십시오. 출력 주파수의 값은 10: 1의 비율로 제어 전압 (핀 5)을 사용하여 조정 가능하므로 광범위한 제어를 제공하는 데 도움이됩니다.
전압 제어 발진기 (VCO)의 응용
- 주파수 편이 키잉
- 주파수 식별자
- 키패드 톤 인식기
- 클록 / 신호 / 함수 발생기
- 위상 고정 루프를 만드는 데 사용됩니다.
전압 제어 오실레이터는 위상 고정 루프 시스템의 주요 기능 블록입니다. 따라서 위상 고정 루프, 이것이 중요한 이유 및 VCO가 위상 고정 루프 내에서 수행하는 작업에 대해서도 이해하겠습니다.
PLL (Phase Locked Loop)이란 무엇입니까?
PPL이라고도하는 위상 고정 루프는 제어 시스템이며 주로 세 개의 중요한 블록으로 구성됩니다. 위상 검출기, 저역 통과 필터 및 전압 제어 발진기입니다. 이 세 가지는 입력 신호의 주파수에 따라 출력 신호의 주파수를 지속적으로 조정하는 제어 시스템을 형성합니다. PLL의 블록 다이어그램은 다음과 같습니다.
PLL 시스템은 불안정한 주파수 신호 (f IN) 에서 안정된 높은 주파수 (f OUT)를 얻어야 하는 애플리케이션에 사용됩니다. PLL 회로의 주요 기능은 입력 신호와 동일한 주파수로 출력 신호를 생성하는 것입니다. 이것은 라우터, RF 전송 시스템, 모바일 네트워크 등과 같은 무선 애플리케이션에서 매우 중요합니다.
위상 검출기는 제공된 피드백 경로를 사용하여 입력 주파수 (f IN)와 출력 주파수 (f OUT)를 비교합니다. 이 두 신호의 차이는 전압 값으로 비교 및 제공되며 오류 전압 신호라고합니다. 이 전압 신호에는 저역 통과 필터를 사용하여 필터링 할 수있는 고주파 노이즈도 일부 결합됩니다. 그런 다음이 전압 신호는 이미 알고 있듯이 제공된 전압 신호 (제어 전압)에 따라 출력 주파수를 변경하는 VCO에 제공됩니다.
PLL-실제 적용
일반적으로 사용되는 PLL 구현 IC 중 하나는 LM567 입니다. 이는 톤 디코더 IC로, 해당 톤이 수신되면 핀 3에서 특정 사용자가 구성한 톤 유형을 청취하여 출력 (핀 8)을 접지에 연결합니다. 따라서 기본적으로 주파수에서 사용 가능한 모든 사운드를 듣고 PLL 기술을 사용하여 미리 설정된 주파수와 해당 사운드 신호의 주파수를 계속 비교합니다. 주파수가 출력 핀과 일치하면 낮아졌습니다. LM567 IC의 핀은 아래에 나와 있습니다. 회로는 노이즈에 매우 민감하므로이 IC를 브레드 보드에서 작동 할 수 없다고해도 놀라지 마십시오.
핀아웃에서 볼 수 있듯이 IC는 내부에 I 및 Q 위상 검출기 회로로 구성됩니다. 이 위상 감지기는 설정된 주파수와 수신 주파수 신호 간의 차이를 확인합니다. 이 설정 주파수의 값을 설정하는 데 외부 구성 요소가 사용됩니다. IC는 또한 불규칙한 스위칭 노이즈를 필터링하는 필터 회로로 구성되어 있지만 핀 1에 연결된 외부 커패시터가 필요합니다. 두 번째 핀은 IC의 대역폭을 설정하는 데 사용되며 커패시턴스가 높을수록 대역폭이 낮아집니다. 핀 5와 6은 설정된 주파수 값을 설정하는 데 사용됩니다. 이 주파수 값은 아래 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
LM567 IC의 기본 회로는 다음과 같습니다.
주파수를 비교해야하는 입력 신호는 0.01uF 값의 필터링 커패시터를 통해 핀 3에 제공됩니다. 이 주파수는 설정된 주파수와 비교됩니다. 주파수는 2.4k 저항 (R1) 및 0.0033 커패시터 (C1)를 사용하여 설정되며, 이러한 값은 위에서 설명한 공식을 사용하여 설정된 주파수에 따라 계산할 수 있습니다.
입력 주파수가 설정된 주파수와 일치하면 출력 핀 (핀 8)이 접지됩니다. 그렇지 않으면이 핀은 높게 유지됩니다. 여기서는 저항 (RL)을 부하로 사용했지만 일반적으로 설계에서 요구하는대로 LED 또는 부저입니다. 따라서 LM567은 VCO의 기능을 사용하여 오디오 / 무선 관련 애플리케이션에서 매우 유용한 주파수를 비교 합니다.
VCO에 대한 좋은 아이디어를 얻었기를 바랍니다. 의심스러운 점이 있으면 댓글 섹션에 게시하거나 포럼을 사용하십시오.
또한 다음을 확인하십시오.
- RC 위상 편이 발진기
- Wein Bridge 발진기
- 수정 진동자