Quando la larghezza di banda è ridotta, gli oscillatori controllati dalla tensione sono una soluzione chiave

15 ore fa p Antonio Anzaldua Jr. La domanda di larghezza di banda elevata è ai massimi storici con il 5G all'orizzonte e più persone che lavorano da casa che mai. Il moderno CI ha, fortunatamente, offerto complessi schemi di modulazione digitale per sfruttare al meglio questi canali di comunicazione a banda larga.
Tuttavia, un componente che aiuta anche i progettisti ad affrontare i problemi associati alla richiesta di larghezza di banda sono gli oscillatori controllati in tensione, che appaiono sempre più in molti sistemi di elaborazione del segnale analogico e RF. I progettisti possono utilizzare oscillatori a tensione controllata (VCO) per migliorare le applicazioni di comunicazione RF e wireless senza doversi preoccupare del rumore eccessivo, dell'elevato consumo energetico e dell'ingombro del sistema. I fondamenti di un oscillatore possono essere studiati osservando l'oscillatore più comunemente usato nel mondo elettrico, il circuito LC.
La funzionalità di base di questo oscillatore è di alternare energia avanti e indietro. L'energia fluisce attraverso un condensatore dove viene immagazzinata sotto forma di un campo elettrico tra le piastre prima di scaricarsi su un induttore. L'induttore immagazzina energia come un campo magnetico, che è quindi in grado di restituire la carica alla piastra del condensatore iniziale, riavviando il processo, questa volta con la corrente che scorre nella direzione opposta.
Uno svantaggio di questo tipo di oscillatore è la sua limitata flessibilità di progettazione: non c'è modo per i progettisti di controllare il segnale di uscita senza aggiungere circuiti di accompagnamento. Poiché gli oscillatori sono noti per essere circuiti non lineari autonomi, ha senso che la creazione di una variazione controllabile diventi un punto di svolta istantaneo. La necessità di soluzioni controllabili ha portato alla creazione di oscillatori controllati in tensione (VCO).
I VCO sono stati progettati per emettere segnali periodici che potevano essere controllati tramite una tensione di ingresso. Gli oscillatori rientrano in due gruppi: sintonizzati e non sintonizzati. Gli oscillatori sintonizzati utilizzano circuiti selettivi in ​​frequenza all'interno del percorso del feedback e producono segnali sinusoidali.
Gli oscillatori non sintonizzati, invece, evitano i circuiti assistiti da loop e producono segnali non lineari (triangolari, a dente di sega, quadrati). I circuiti LC, RC e SC sono oscillatori che rientrano nella categoria accordata, noti anche come oscillatori armonici nella meccanica classica. Gli oscillatori non sintonizzati, come l'oscillatore di rilassamento, mostrano comportamenti ripetitivi sensibili al rumore in caso di correnti di commutazione e di carica elevate.
Gli oscillatori sintonizzati possono essere difficili da integrare in un sistema a causa delle loro grandi dimensioni e della mancanza di alta qualità, induttori passivi. È anche difficile manipolare le frequenze negli oscillatori sia armonici che basati sul rilassamento per alterare l'uscita. È qui che un VCO è una soluzione utile per i progettisti.
L'integrazione di VCO per comunicazioni wireless sui ricetrasmettitori richiederà risonatori esterni per potenziare i canali wireless. I VCO funzionano bene nei circuiti ad aggancio di fase (PLL), che è un sistema di controllo che genera un segnale con un segnale di riferimento fisso. Molti progettisti cercano oscillatori ad anello da utilizzare in PLLS per la generazione di clock digitali e il recupero dei dati a causa delle loro dimensioni compatte.
Gli oscillatori ad anello, tuttavia, non sono stabili e dissipano rapidamente l'energia. Questi oscillatori richiederanno il monitoraggio nella fase di input, il che significa componenti e costi aggiuntivi. Tieni presente che poiché i VCO richiedono un elevato consumo energetico, un ampio intervallo di sintonizzazione e componenti discreti esterni, porteranno a un ingombro di progettazione più ampio.
Illustrando alcuni dei principi fondamentali dei VCO, Analog Devices (ADI) ha recentemente lanciato una serie di VCO quadband che si dice offrano funzionalità a banda larga, mitigazione del rumore e basso consumo energetico per applicazioni RF e microonde. I quattro nuovi VCO a banda stretta di ADI includono HMC8364, 8362 e 8074. Questi dispositivi hanno un vantaggio sulle istanze ad alta densità perché sono composti da arseniuro di gallio.
Ogni soluzione è dotata di risonatori, dispositivi a resistenza negativa e voltaggio- diodi varactor controllati. Sembra che ADI abbia cercato di affrontare le sfide chiave degli oscillatori attuali con la nuova serie di VCO. Ad esempio, per quanto riguarda le dimensioni, l'ingombro è di 6 mm x 6 mm e non richiede componenti di corrispondenza esterni.
ADI afferma anche che i dispositivi consumano poca energia e impediscono al rumore indesiderato di entrare nel sistema con risonatori incorporati. Qual è la tua esperienza lavorando con oscillatori controllati in tensione? Quali sono le sfide e i pregi di questo dispositivo? Condividi i tuoi pensieri nei commenti qui sotto ..