圖3比較了兩種轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的調(diào)諧曲線。注意范圍有相當(dāng)大的增長,但付出了線性度的代價(jià),另外也會(huì)影響到溫度穩(wěn)定性??傊?,用精度換取了調(diào)諧范圍,在基本應(yīng)用中這應(yīng)該是可以接受的,因?yàn)榇藭r(shí)不需要特殊的精度。
教你如何增加RC壓控振蕩器的頻率區(qū)間?
發(fā)布時(shí)間:2014-04-28 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】典型的電壓-頻率轉(zhuǎn)換器也叫壓控振蕩器,其中IC的輸入電壓對輸出頻率有一個(gè)簡單的調(diào)節(jié)特性。這些器件的輸出頻率范圍很廣,但很少有器件能夠在一組RC時(shí)間常數(shù)的整個(gè)區(qū)間內(nèi)做調(diào)諧。但是,如果隨輸入電壓的變化而改變定時(shí)比率,則可以用一個(gè)實(shí)現(xiàn)方法,將調(diào)諧區(qū)間放大到幾乎整個(gè)頻率范圍。那是什么辦法呢?請看下文。
典型的電壓-頻率轉(zhuǎn)換器也叫VCO(壓控振蕩器),其中IC的輸入電壓對輸出頻率有一個(gè)簡單的調(diào)節(jié)特性。它的一般形式為F=kV/RC,其中,RC是相關(guān)定時(shí)電阻與電容的時(shí)間常數(shù)。這些器件的輸出頻率范圍很廣,但很少有器件能夠在一組RC時(shí)間常數(shù)的整個(gè)區(qū)間內(nèi)做調(diào)諧。但是,如果隨輸入電壓的變化而改變定時(shí)比率,則可以用一個(gè)實(shí)現(xiàn)方法,將調(diào)諧區(qū)間放大到幾乎整個(gè)頻率范圍。
實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法之一是用一個(gè)可變電容替代定時(shí)電容,可變電容值可隨其偏壓而作反向改變,這就是變?nèi)荻O管。對于本設(shè)計(jì),考慮采用ADI公司的AD654電壓-頻率轉(zhuǎn)換器,因?yàn)樗芎唵?,帶寬至少?MHz.
圖1給出了采用一個(gè)固定電阻與電容的典型實(shí)現(xiàn)方法。對于圖中的值,當(dāng)輸入從0V~10V變化時(shí),頻率范圍大約為10Hz~30kHz.用NTE618超突變變?nèi)莨芴娲〞r(shí)電容后(如圖2所示),同樣0V~10V的輸入范圍可獲得大約10Hz~1MHz以上的調(diào)諧區(qū)間。
圖3比較了兩種轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的調(diào)諧曲線。注意范圍有相當(dāng)大的增長,但付出了線性度的代價(jià),另外也會(huì)影響到溫度穩(wěn)定性??傊?,用精度換取了調(diào)諧范圍,在基本應(yīng)用中這應(yīng)該是可以接受的,因?yàn)榇藭r(shí)不需要特殊的精度。
超突變變?nèi)荻O管可在少許偏壓變化下,獲得大的頻率變動(dòng),因?yàn)樗写蟮碾娙荼?。對有些超突變變?nèi)莨?,比率可高達(dá)15,例如NTE618就是一個(gè)AM接收機(jī)使用的超突變變?nèi)莨?。由于轉(zhuǎn)換器頻率在較大電壓時(shí)會(huì)增加,電容減小,從而提高了頻率。這種響應(yīng)組合產(chǎn)生了寬的調(diào)諧范圍。0.01μF的耦合電容將變?nèi)莨艿钠秒妷号c轉(zhuǎn)換器核心的工作電壓隔離開來。用1MΩ大阻值電阻對變?nèi)莨茏鲚p度偏置,可避免給振蕩器增加負(fù)載。
這種特性某種程度上是可計(jì)算且可預(yù)測的,甚至可以從數(shù)據(jù)表做??梢栽谖④汦xcel中生成變?nèi)荻O管的調(diào)諧曲線。然后,將此信息用于該轉(zhuǎn)換器的電壓-頻率轉(zhuǎn)換方程。對于NTE618,電容對于電壓的近似關(guān)系表達(dá)式為:
圖4表示出計(jì)算值與測量值之間的類似性。較高頻率下差異更大些,因?yàn)樽內(nèi)荻O管的電容降低到了與電路與器件雜散電容相當(dāng)?shù)牧考?。仔?xì)布線可以盡量減少這個(gè)問題,增加范圍。
注意低輸入電壓、變?nèi)莨茼憫?yīng),以及固定電容轉(zhuǎn)換器響應(yīng)幾乎是完全相同的,因?yàn)樽內(nèi)莨芘c電壓有反向指數(shù)關(guān)系。實(shí)現(xiàn)這一范圍有一個(gè)有用的結(jié)果,這就是無需設(shè)置轉(zhuǎn)換器之間的開關(guān)就能擴(kuò)展調(diào)諧范圍。采用這種方案并結(jié)合鎖相環(huán)、調(diào)制器或函數(shù)發(fā)生器,就可以探討做其它有用和有趣的應(yīng)用。
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