Lo scopo di questo articolo è mostrare una possibile soluzione per la realizzazione di un circuito in grado di convertire una tensione in frequenza.
Il VCO presentato e costituito da tre blocchi principali:

• Triggher di Smith invertente
• Invertitore Cmos
• Integratore di Miller

Questo è lo schema

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Principio di funzionamento

Consideriamo che la tensione Vo sia inizialmente positiva e sempre maggiore di V_{in}, allora la soglia del comparatore sarà positiva. Il transistor PMOS sarà interdetto e il transistor NMOS in regione di triodo, quindi in ingresso all’integratore ci sarà la tensione –Vin.
Quest’ultima sarà integrata generando una rampa V(t)con pendenza positiva che sarà riportata all’ingresso invertente del comparatore. Quando V(t) supera il valore di soglia del comparatore, l’uscita del comparatore commuta da V_o = − V_o portando la soglia a un valore negativo.
Con V_o = − V_o il PMOS dell’inverter sarà in regione di triodo e l’NMOS sarà interdetto.
In questo condizione, in ingresso al buffer e quindi all’integratore avremo − V_in.
L’integratore genererà una rampa V(t) negativa che a sua volta sarà riportata all’ingresso invertente del comparatore tramite la retroazione.
Quando V(t) (di valore negativo) supera il valore di soglia del comparatore(di valore negativo), il comparatore commuta l’uscita V_o = V_o e il ciclo si ripete.
Ponendo β = R₂ / (R₁ + R₂) ricaviamo l’espressione della frequenza.
La tensione di soglia del comparatore con isteresi sono pari a
quando V_o = + V_o
V_rl = V_o quando V_o = − V_o

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

L’ampiezza del ciclo di isteresi è pari a

La durata dei due semicicli è identica e si ha

Da cui otteniamo
T = (4 * beta * V_o * R * C) / (V_in)

da cui F = 1 / T Si nota che la frequenza è direttamente proporzionale a V_in quindi all’aumentare della tensione di ingresso la frequenza dell’onda triangolare e dell’onda quadra aumentano proporzionalmente

La tensione − V_in si può ricavare tramite la tensione V_in con uno stadio invertente.