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Progetto di un VCO ad Opamp

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


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 Vo = − Vo portando la soglia a un valore negativo.
Con Vo = − Vo 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 Vin.
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 Vo = Vo 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
V_{rh}=Vo \cdot \beta quando Vo = + Vo
Vrl = Vo quando Vo = − Vo

L’ampiezza del ciclo di isteresi è pari a W=V_{rh}-V_{rl}=V_o \cdot \beta-(-V_o \cdot \beta)=2V_o \cdot \beta

La durata dei due semicicli è identica e si ha (V_{in}/RC) \cdot (T/2)=W=2Vo \cdot \beta

Da cui otteniamo
T = (4 * beta * Vo * R * C) / (Vin)


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

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

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Commenti e note

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di ,

PER QUALSIASI DUBBIO SARò LIETO DI CHIARIVELO

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