Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Oscilador controlado por voltaje (VCO), por el nombre en sí, está claro que la frecuencia instantánea de salida del oscilador está controlada por el voltaje de entrada. Es un tipo de oscilador que puede producir una frecuencia de señal de salida en un amplio rango (pocos Hertz-cientos de Giga Hertz) dependiendo del voltaje DC de entrada que se le dé.
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Control de frecuencia en oscilador controlado por voltaje
Generalmente se utilizan muchas formas de VCO . Puede ser de tipo oscilador RC o multivibrador o tipo LC o oscilador de cristal . Sin embargo; si es del tipo de oscilador RC, la frecuencia de oscilación de la señal de salida será inversamente proporcional a la capacitancia como
En el caso del oscilador LC, la frecuencia de oscilación de la señal de salida será 
Entonces, podemos decir que a medida que aumenta el voltaje de entrada o el voltaje de control, la capacitancia se reduce. Por tanto, el voltaje de control y la frecuencia de las oscilaciones son directamente proporcionales. Es decir, cuando uno aumenta, el otro aumentará.
La figura anterior representa el funcionamiento básico del oscilador controlado por voltaje . Aquí, podemos ver que a la tensión de control nominal representada por V C (nom) , el oscilador trabaja en su funcionamiento libre o frecuencia normal, f C (nom) . A medida que el voltaje de control disminuye con respecto al voltaje nominal, la frecuencia también disminuye y, a medida que aumenta el voltaje de control nominal, la frecuencia también aumenta.
Los diodos varactores que son diodos de capacitancia variable (disponibles en diferentes rangos de capacitancia) se implementan para obtener este voltaje variable. Para osciladores de baja frecuencia, la tasa de carga de los condensadores se modifica utilizando una fuente de corriente controlada por voltaje para obtener el voltaje variable.
Tipos de oscilador controlado por voltaje
Los VCO se pueden clasificar según la forma de onda de salida:
- Osciladores armónicos
- Osciladores de relajación
Osciladores armónicos
La forma de onda de salida producida por osciladores armónicos es sinusoidal. Esto a menudo se puede denominar oscilador controlado por voltaje lineal . Los ejemplos son los osciladores LC y Crystal . Aquí, la capacitancia del diodo varactor varía según el voltaje que atraviesa el diodo . Esto a su vez altera la capacitancia del circuito LC. Por tanto, la frecuencia de salida cambiará. Las ventajas son la estabilidad de la frecuencia con referencia a la fuente de alimentación, el ruido y la temperatura, la precisión en el control de la frecuencia. El principal inconveniente es que este tipo de osciladores no se puede implementar sin esfuerzo en circuitos integrados monolíticos.
Osciladores de relajación
La forma de onda de salida producida por los osciladores armónicos es un diente de sierra. Este tipo puede proporcionar una amplia gama de frecuencias utilizando una cantidad reducida de componentes. Principalmente se puede utilizar en circuitos integrados monolíticos. Los osciladores de relajación pueden poseer las siguientes topologías:
- VCO de timbre basado en retardo
- VCO de condensadores conectados a tierra
- VCO acoplados por emisor
Aquí; en los VCO de anillo basados en retardo, las etapas de ganancia se unen en forma de anillo. Como su nombre lo indica, la frecuencia está relacionada con el retraso en cada etapa. El segundo y tercer tipo de VCO funcionan casi de manera similar. El período de tiempo que se toma en cada etapa está directamente relacionado con el tiempo de carga y descarga del condensador .
Principio de funcionamiento del oscilador controlado por voltaje (VCO)
Los circuitos VCO se pueden diseñar por medio de muchos componentes electrónicos de control de voltaje como diodos varactores , transistores , amplificadores operacionales, etc. Aquí, vamos a discutir sobre el funcionamiento de un VCO usando amplificadores operacionales. El diagrama del circuito se muestra a continuación. 
La forma de onda de salida de este VCO será una onda cuadrada. Como sabemos, la frecuencia de salida está relacionada con la tensión de control. En este circuito, el primer amplificador operacional funcionará como integrador. La disposición del divisor de voltaje se implementa aquí. Debido a esto, la mitad del voltaje de control que se da como entrada se entrega al terminal positivo del amplificador operacional 1. El mismo nivel de voltajese mantiene en el terminal negativo. Esto es para mantener la caída de voltaje a través de la resistencia , R 1 como la mitad del voltaje de control.
Cuando el MOSFET está en condición, la corriente que fluye desde la resistencia R 1 pasa a través del MOSFET. Los R 2 tienen la mitad de la resistencia , la misma caída de voltaje y el doble de corriente que R 1 . Entonces, la corriente adicional carga el capacitor conectado . El amplificador operacional 1 debe proporcionar un voltaje de salida que aumenta gradualmente para suministrar esta corriente.
Cuando el MOSFET está apagado, la corriente que fluye desde el R 1 resistencia pasa a través del condensador, se descarga. El voltaje de salida obtenido del amplificador operacional 1 en este momento caerá. Como resultado, se genera una forma de onda triangular como salida del amplificador operacional 1.
El amplificador operacional 2 funcionará como disparador Schmitt. La entrada a este amplificador operacional es una onda triangular que es la salida del amplificador operacional 1. Si el voltaje de entrada es mayor que el nivel de umbral, la salida del amplificador operacional 2 será V CC . Si el voltaje de entrada es menor que el nivel de umbral, la salida del Op-amp 2 será cero. Por lo tanto, la salida del amplificador operacional 2 será de onda cuadrada.
Ejemplo de VCO es LM566 IC o IC566. De hecho, es un circuito integrado de 8 pines que puede producir salidas dobles: onda cuadrada y onda triangular. El circuito interno se representa a continuación.
Aplicaciones del oscilador controlado por voltaje
- Generador de funciones
- Bucle de bloqueo de fase
- Generador de tonos
- Frecuencia de modulación por desplazamiento
- Modulación de frecuencia
