Quiero crear un VCO de audio de bajo ruido operado por batería.
Hasta ahora, todo bien. Lo tomo como "audio" significa lo siguiente:
- Frecuencia de audio: 0.02 - 20 kHz
- Amplitudes de audio típicas: 0.4 - 1 V
- la forma de onda debe ser sinusoidal
Bajo ruido significará tanto:
- ruido de fase baja
- estabilidad de alta frecuencia
- como poco no sinusoidales en la señal
Con el conocimiento actual, podría usar transistores discretos, op-apms, 555 o un simple circuito NAND. ¿Qué opción produciría la menor cantidad de ruido?
No puedes usar un circuito NAND o un 555. Estos te proporcionan formas de onda no sinusoidales. Una onda cuadrada, por ejemplo, tiene su frecuencia fundamental como contenido espectral, pero también cada múltiplo impar de eso, por lo que es 3x, 5x, 7x esa frecuencia, etc. Ya que su límite de frecuencia superior es mucho más grande que 3 veces su frecuencia más baja, no puede simplemente filtrar los armónicos. Así que este no puede funcionar.
El 555 se introdujo en 1971. Eso es hace 46 años. El 55 no es adecuado para nada de lo que consideraría Alta Fidelidad. Realmente nunca lo fue. Fue diseñado para ser un temporizador IC fácil de usar. No como un oscilador de alta calidad.
Entonces, lo que necesita es algo que pueda seleccionar un conjunto diferente de filtros para generar un seno a partir de una señal periódica no senoidal (por ejemplo, una onda cuadrada), o algo que modifique una oscilación sinusoidal.
Lo último es lo que normalmente comprarías como VCO. Puede crear VCO usted mismo, usando circuitos de tanque y otras cosas (eso es probablemente lo que quiso decir con "transistores discretos"), pero estos circuitos generalmente son muy difíciles de hacer estables a largo plazo, tan pronto como algo se calienta, la frecuencia cambia. Un nuevo proyecto de aire - cambios en la frecuencia. El gato camina de izquierda a derecha, cambia de frecuencia.
El primero, un conjunto de filtros que le permite seleccionar exactamente los armónicos que necesita de una onda cuadrada, es, por supuesto, un poco complicado. En esencia, para cada octava que necesites generar, necesitarías tener un filtro por sí solo.
Por lo general, combinas estas dos ideas:
- La oscilación de referencia (y, por tanto, la estabilidad) proviene de un oscilador de onda cuadrada, y
- La forma del seno se genera al permitir que algo oscile armónicamente, disciplinando el período de esa oscilación por el período de la referencia.
La forma típica de implementación es usar lo que se denomina Phase Locked Loop (PLL) para controlar el voltaje de un VCO no muy estable. Si el VCO es más rápido de lo que debería (es decir, más rápido que la referencia), la tensión de control se reduce y viceversa.
Podría, por ejemplo, comprar un IC de PLL, generar la frecuencia de referencia que desee con cualquier generador de onda cuadrada (es decir, un circuito de oscilador basado en contador CMOS, o tanto como odio decir eso, ya que Seguiría siendo una referencia pésima, variante CMOS del 555), y construiría un oscilador del circuito del tanque utilizando transistores discretos, permitiendo que el IC del PLL controle la tensión de control.
También puede, y eso es lo que yo personalmente tiendo, a hacer lo mismo, pero use un microcontrolador para generar la referencia (internamente, es decir, simplemente un contador en el software), y use el mismo microcontrolador para implementar el PLL ( un contador que cuenta las oscilaciones producidas por su circuito VCO, compara ese número con el número "debería ser" de las oscilaciones internas y ajusta el voltaje de salida en consecuencia).
