4.4 VCO

Mit einem Voltage Controlled Oscillator (VCO) sollen Sinusschwingungen für die Ton- ausgabe des Weckers erzeugt werden.“Voltage Controlled“ bedeutet, dass die Frequenz der erzeugten Sinusspannung regulierbar ist. Die Steuerlogik gibt also die Frequenz des Sinus vor, um variable Töne zu erzeugen.

4.4.1 Schaltungsentwurf und Funktion der einzelnen Bestandteile

Dreieck-Rechteck-Oszillator

Als Grundbestandteil der Schaltung wird ein Dreieck-Rechteck-Oszillator (DRO) verwen- det. Dieser besteht aus einem OPV-Integrator und einem nicht-invertierenden Schmitt- Trigger (ST), die in Reihe geschalten und rückgekoppelt sind. Die entsprechende Schaltung ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Schaltbild des Dreieck-Rechteck-Oszillators [OR2012, vgl. S.95]

Abbildung 1: Schaltbild des Dreieck-Rechteck-Oszillators [OR2012, vgl. S.95]

4.4.2 Simulation

Bevor die Schaltung aufgebaut und getestet wird, ist die Schaltung zu simulieren. Dies ist nötig, um die theoretische Funktion der Schaltung zu testen, sowie eine Dimensionierung der Bauteile vorzunehmen. Die Simulation wird mit LTSpice durchgeführt. Die dazu implementierte Schaltung ist unten aufgeführt (Abb. 2). Diese Schaltung enthält bereits die endgültige Dimensionierung der Bauteile.

Abbildung 2: Schaltung in der Simulation mit LTSpice

Abbildung 2: Schaltung in der Simulation mit LTSpice

 

In Abbildung 3 ist die theoretische Funktion der Schaltung dargestellt. Wie erwünscht liegt am Ausgang ungefähr ein Sinus an, dessen Frequenz sich abhängig von der Ein- gangsspannung ändert. Für die Abbildung gilt folgende Legende: blau: Ue = 1 V, grün: Ue =3V,rot: Ue =5V

Abbildung 3: Ausgangssignal der Schaltung für unterschiedliche Eingangsspannungen

Abbildung 3: Ausgangssignal der Schaltung für unterschiedliche Eingangsspannungen