El oscilador controlado por voltaje o VCO (para oscilador controlado por voltaje ) es un oscilador electrónico que genera una señal periódica cuya frecuencia se estabiliza de acuerdo con el voltaje de entrada.
Esta es una configuración que se usa típicamente en bucles de bloqueo de fase . De este modo, permite gestionar la frecuencia de salida del lazo de bloqueo, esclavizado con la frecuencia de entrada.
El oscilador controlado por voltaje también se encuentra en uno o más ejemplos en sintetizadores analógicos . Para esta aplicación, el voltaje que lo controla depende de la tecla presionada del teclado: la frecuencia del oscilador varía, por lo tanto, para generar los diferentes tonos de las notas de la escala musical .
Hay diferentes tipos de osciladores controlados por voltaje, que incluyen:
Estos osciladores se utilizan ampliamente a bajas frecuencias, en particular en forma de circuitos integrados (NE 567, por ejemplo). Principio: los amplificadores operacionales convierten una entrada de voltaje en una fuente de corriente. Esta fuente de corriente carga o descarga un condensador para variar el período de oscilación. A veces, el voltaje de control actúa sobre un umbral de activación de la carga / descarga del condensador.
Ni la estabilidad de estos osciladores ni el ruido de fase son iguales a los de los osciladores LC. Por estas razones, no se utilizan para generar señales de alta pureza espectral.
El oscilador LC con diodos de capacitancia variable controlados por voltaje (varicap) se usa a menudo en sistemas de comunicación por radio a altas frecuencias y, por lo tanto, debe tener un ruido de fase mínimo, especialmente porque el canal de transmisión es estrecho. Métodos de reducción de ruido de fase:
Esta reducción de ruido de fase se puede lograr mediante el uso de un bucle de bloqueo de fase rápido: el espectro de ruido alrededor de la portadora se reducirá a cada lado de esta portadora, a una distancia de la portadora igual a la banda de paso del bucle de fase. La desventaja de este método es, por supuesto, que el VCO ya no puede ser modulado directamente en frecuencia por frecuencias más bajas que el ancho de banda del bucle de fase ... Si desea realizar esta modulación de todos modos, tendrá que modular la referencia del bucle de fase o realizar una modulación vectorial descendente.
En los demás casos (bucle lento), el ruido de fase se reducirá respetando las siguientes condiciones:
La frecuencia mínima viene dada por el voltaje inverso mínimo aplicado al varicap (capacitancia variable) y la frecuencia máxima por el voltaje máximo en este diodo. El acoplamiento más fuerte o más débil del diodo al circuito LC determinará la banda cubierta. La linealidad de la frecuencia en función de la tensión se obtiene optimizando las capacidades en serie y en paralelo en el diodo varicap.
Como cualquier oscilador, un VCO puede ser sensible a variaciones en los voltajes de suministro. El bucle de fase podrá compensar las variaciones lentas, pero será necesario un filtrado de la fuente de alimentación para las frecuencias superiores al ancho de banda del bucle de fase.
Para los VCO de alta frecuencia, existe una modulación de frecuencia parásita debido a las vibraciones. Será necesario utilizar un inductor (o una línea) rígido, incluso incluido en un sustrato con bajas pérdidas dieléctricas, pero amortiguando las vibraciones. Algunos condensadores también pueden proporcionar este efecto de "micrófono". Finalmente, para las frecuencias de microondas, se pueden observar ruidos de expansión del sustrato durante los cambios de temperatura; estos ruidos pueden ser una fuente de errores de transmisión de datos.
Los osciladores YIG utilizan la propiedad de una cuenta de granate de itrio para resonar a una frecuencia que es una función del campo magnético en el que está inmerso.
En la práctica, la bola YIG se coloca en el centro de una bobina plana atravesada por una corriente que genera el campo magnético. Los osciladores YIG se caracterizan por una banda muy ancha cubierta en el rango de microondas (varias octavas).
Estas características, a pesar de su elevado precio, lo convierten en una solución de elección para dispositivos que necesitan cubrir rangos de microondas muy amplios, como analizadores de espectro, generadores de laboratorio, etc.
Es posible variar la frecuencia de un oscilador de cristal, pero en pequeñas proporciones. Siempre existirá el diodo de capacitancia variable que debería representar una parte importante de la capacidad de sintonización de un circuito LC en serie con el cuarzo. El circuito LC debe tener una inductancia grande y una capacitancia baja. Los cristales que permiten desviaciones significativas en su frecuencia son cristales de frecuencias de varias decenas de MHz en modo "fundamental", excluidos los armónicos.