电压控制振荡器( voltage-controlled oscillator,VCO)是一种张弛振荡器,其频率是利用可调整的直流控制电压来控制。VCO的输出可以是正弦波或非正弦波。用来建立电压控制式锯齿波振荡器的方法,是使用运算放大器积分器,其中利用切换装置(PUT)与反馈电容器并联,以便使每一个斜坡电压截止在指定的电压电平上,M24C16-WBN6并且实质上可以“重置”此电路。图16.31(a)显示其实际工作方法。
PUT是一种可编程单结晶体管,其中包含一个阳极,一个阴极和一个栅极端点。栅极的偏压电位必须比阴极高。当阳极电压超过栅极电压大约0.7V,PUT导通且其作用像一个正向偏压二极管。当阳极电压低于此位准,PUT将关闭。而且电流大小必须超过保持电流(holding current),才能维持导通状态。
锯齿波振荡器工作过程,一开始是当负直流输入电压-Vin在输出端产生正向斜坡电压。在斜坡电压增加的期间,电路的动作像一个正常的积分器。当阳极的输出斜坡电压超过栅极电压0.7V,可编程单结晶体管便会触发导通。栅极电压的设定值约略等于预期的锯齿波峰值电压。当PUT导通,电容器快速放电,如图16. 31(b)所示。因为PUT正向电压VF的关系,电容器并不会完全放电到零。放电过程一直持续到PUT的电流低于保持电流。此时呵编程单结晶体管会关闭,而电容器再度开始充电,因此产生新的输出斜坡电压。这种循环过程不断重复,而输出结果是一个重复的锯齿状波形,如图所示。锯齿波的振幅和周期可以经由改变PUT栅极电压来调整。
振荡频率由积分器的RiC时间常数,和PUT所设定的峰值电压来决定。请回忆一下,电容器的充电率为Vin/RiCo电容器从VF充电到Vp所需的时间为锯齿波的周期T(忽略短暂的放电时间)。