O oscilador controlado por tensão ou VCO (para oscilador controlado por tensão ) é um oscilador eletrônico que gera um sinal periódico cuja frequência se estabiliza de acordo com a tensão de entrada.
Esta é uma configuração normalmente usada em loops de bloqueio de fase . Assim, é possível gerenciar a frequência de saída do loop de bloqueio, subordinada à frequência de entrada.
O oscilador controlado por voltagem também é encontrado em um ou mais exemplos em sintetizadores analógicos . Para esta aplicação, a tensão que o controla depende da tecla pressionada do teclado: a frequência do oscilador portanto varia de forma a gerar os diferentes tons das notas da escala musical .
Existem diferentes tipos de osciladores controlados por tensão, incluindo:
Esses osciladores são amplamente utilizados em baixas frequências, em particular na forma de circuitos integrados (NE 567, por exemplo). Princípio: amplificadores operacionais convertem uma entrada de tensão em uma fonte de corrente. Esta fonte de corrente carrega ou descarrega um capacitor para variar o período de oscilação. Às vezes, a tensão de controle atua em um limite de disparo da carga / descarga do capacitor.
Nem a estabilidade desses osciladores nem o ruído de fase são iguais aos dos osciladores LC. Por essas razões, eles não são usados para gerar sinais de alta pureza espectral.
O oscilador LC com diodos de capacitância variável controlada por tensão (varicap) é frequentemente usado em sistemas de comunicação de rádio em altas frequências e, portanto, deve ter ruído de fase mínimo, especialmente porque o canal de transmissão é estreito. Métodos de redução de ruído de fase:
Esta redução de ruído de fase pode ser alcançada usando um loop bloqueado de fase rápido: o espectro de ruído em torno da portadora será reduzido em ambos os lados desta portadora, a uma distância da portadora igual à banda passante do loop de fase. A desvantagem deste método é claro que o VCO não pode mais ser modulado diretamente em frequência por frequências menores que a largura de banda do loop de fase ... Se alguém deseja realizar esta modulação de qualquer maneira, será necessário modular a fase referência de loop ou realizar modulação vetorial downstream.
Nos outros casos (loop lento), o ruído de fase será reduzido respeitando as seguintes condições:
A freqüência mínima é dada pela tensão reversa mínima aplicada ao varicap (capacitância variável), e a freqüência máxima pela tensão máxima neste diodo. O acoplamento mais forte ou mais fraco do diodo ao circuito LC determinará a banda coberta. A linearidade da frequência em função da tensão é obtida otimizando as capacidades em série e em paralelo no diodo varicap.
Como qualquer oscilador, um VCO pode ser sensível a variações nas tensões de alimentação. O loop de fase será capaz de compensar as variações lentas, mas uma filtragem da fonte de alimentação será necessária para as frequências superiores à largura de banda do loop de fase.
Para VCOs de alta frequência, há uma modulação de frequência parasita devido às vibrações. Será necessário o uso de um indutor (ou linha) rígido, mesmo inserido em um substrato com baixas perdas dielétricas, mas amortecendo as vibrações. Alguns capacitores também podem fornecer esse efeito de "microfone". Finalmente, para frequências de microondas, ruídos de expansão do substrato podem ser observados durante mudanças de temperatura; esses ruídos podem ser uma fonte de erros de transmissão de dados.
Os osciladores YIG usam a propriedade de um grânulo de ítrio granada para ressoar em uma frequência que é uma função do campo magnético no qual está imerso.
Na prática, a bola YIG é colocada no centro de uma bobina plana atravessada por uma corrente que gera o campo magnético. Os osciladores YIG são caracterizados por uma banda muito ampla coberta na faixa de microondas (várias oitavas).
Essas características, apesar do alto preço, tornam-no uma solução de escolha para dispositivos que precisam cobrir faixas muito amplas de microondas, como analisadores de espectro, geradores de laboratório, etc.
É possível variar a frequência de um oscilador de cristal, mas em pequenas proporções. Sempre haverá o diodo de capacitância variável que deve representar uma parte importante da capacidade de sintonia de um circuito LC em série com o quartzo. O circuito LC deve ter uma grande indutância e uma baixa capacitância. Os cristais que permitem desvios significativos em sua frequência são cristais de frequências de várias dezenas de MHz no modo "fundamental", excluindo sobretons.