VCO vs .甲:你应该使用合成器呢?

包含多个模拟合成器VCO、NCO电路。

我仍然记得我10岁和接收一个合成器作为圣诞礼物。我小时的乐趣玩不同的设置,并试图了解如何将一个简单的按钮会产生如此广泛的声音。我不知道,一些基本的振荡器电路负责这口气一代,这些频率合成方法找到了一个家在通信系统中,调节器,搅拌机和其他重要的应用程序。

选择VCO与NCO取决于什么类型的振荡你想达到您正在使用什么作为输入。在这两种情况下,我们的目标是创建一个高度稳定的波形在各种模拟应用程序使用。

VCO与甲之间的区别是什么?

在最简单的意义上,这两种类型的电路模拟和数字的版本是相同的设备。VCO是一个模拟频率发生器的输出频率可以调节电路中的被动者选择值。配装可以由运算放大器,变容二极管、晶体管、或作为简单的LC振荡器。配装可以输出一个方波,正弦波,锯齿波或其他一些信号调节后波形。输出频率频率成正比的直流级输入。一个区域产生一个高度稳定的离散噪声输入振荡振荡。这是非常重要的在应用程序需要稳定的振荡信号处理。

压控振荡器(VCO)

VCO的一个简单的实现是使用两个运算放大器和一个RC电路、变容二极管的使用,而不是一个标准的固定电容器。变容二极管,电容是一个函数在二极管的电压降。这就是允许输出频率变化作为输入电压的函数。一个示例如下所示的电路,使用两个运算放大器场效应晶体管。在这个电路,第一个运放的输出开关之间的正负电压只要MOSFET开关。MOSFET开关的速度取决于的速率变容二极管电容充电或放电。

例子VCO电路有两个运算放大器

在这里,您可以访问两个可能的输出;输出三角波(1)和一个方波输出(2)。在这个电路,第二个运放作为一个施密特触发器,它将三角波转换为方波。的磁滞(周期性)施密特触发器通过选择适当的值选择R6和R7。请注意,VCO也可以实现为一个Colpitts或克拉普振荡器,或作为一个LC振荡器在上面的电路,这将产生一个正弦输出。

数控振荡器(NCO)

甲是一个数字频率发生器,可用于清理一个嘈杂的振荡器输入信号。一个单片机和FPGA是用来衡量一个时钟脉冲的前沿的速度并确定输入频率。然后匹配使用查找表,参考频率值和离散值相应的正弦波。输出是一个离散正弦波,这可以通过运行DAC生成一个非常准确的时钟频率。设备可以有效地嘈杂的正弦信号从一个低质量的振荡器,产生一个干净的版本的振荡信号的频率。

当输出数字信号发送到DAC,截断导致虚假的边带频率被认为在所需的输出信号功率谱。这是如下图所示。这是由于平在输出数字化信号的时间分辨率太低了。这同样适用于垂直分辨率太低(信号电平量化)。你可以用一个非常狭窄的消除信号(高阶)带通滤波器中心频率等于预期的输出频率。

虚假的边带代在输出从一个区域由于截断和量化。

注意,一些NCO ICs将产生三角波和正弦波;三角波可以转换为方波与施密特触发器。甲提供的均方根抖动电路可以达到低于1 ps,使这些电路的输出非常稳定参考正弦信号。这个输出可以用于应用程序,如调制/解调、数字锁相环精度、时钟恢复,搅拌机,任何应用程序都需要非常精确的时间测量。一个很好的例子是在time-to-digital转换在激光雷达系统中,一个小级别的抖动将rangefinding测量转化为一个巨大的错误。

压控晶体振荡器(VCXO)

一个相关的电路是一个VCXO,用于频率牵引。换句话说,这是用来正确频率的时钟信号输出压电晶体。通常情况下,输出频率可调了~ 100 ppm范围广泛的输入电压值。这种类型的优化时需要一个水晶被用作一个稳定的参考振荡器必须匹配一个特定的频率非常精确。这也很重要,当一个晶体振荡器作为系统时钟的时钟同步(即其它振荡器电路。在锁相环)。

建模VCO和NCO电路和系统

有一些重要的分析或设计一个VCO NCO时您应该执行。作为一个以区域定义的软件而不是硬件,所涉及的模拟需要在您的特定应用程序模拟所需的正弦信号。这意味着您可以简单地生成所需的正弦信号在电路中使用和改变电路参数扫描,蒙特卡罗分析或温度扫描。

VCO设计中的主要问题是线性的。输出信号的频率从一个理想的VCO是一个线性函数的输入电压。你应该检查输出频率的确是一个线性函数的输入电压运行直流扫描。最终,运算放大器、场效应晶体管、变容二极管或其他组件在你VCO将饱和如果直流输入太高了。这可能会导致输出频率和振幅不再是线性函数的输入电压(见下面的图表为例)。

从VCO线性范围的输出示例

VCO可以一定程度的谐波失真在输出如果用于产生一个正弦信号,你应该检查VCO的输出使用FFT或通过观察功率谱。谐波失真方面表现的很明显频域谐波发生,产生所需的输出频率的整数倍的VCO的非线性组件。

当你使用极其精确的时间和合成应用程序需要VCO与甲,你可以模拟每种类型的电路和整个系统当你有了正确的工作PCB设计和分析软件。仿真工具PSpice软件模拟器OrCAD和全套的分析工具从节奏非常适合分析你的VCO或NCO电路的行为。您还可以访问制造商的部分搜索工具为您准备源组件为您的系统如果你想建立这些电路PCB布局从离散的组件。

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