Urządzenie sterowane napięciem działa poprzez wykorzystanie napięcia wejściowego do regulacji lub sterowania parametrem elektrycznym, takim jak prąd, częstotliwość lub rezystancja. Podstawową ideą jest to, że na zachowanie lub moc urządzenia ma bezpośredni wpływ wielkość przyłożonego napięcia. Na przykład w rezystorze sterowanym napięciem rezystancja zmienia się w zależności od napięcia wejściowego. Podobnie w tranzystorach przepływ prądu przez urządzenie jest kontrolowany przez napięcie wejściowe przyłożone do określonych zacisków, takich jak bramka w tranzystorach polowych (FET).
Sterowanie napięciem polega na modulowaniu właściwości elektrycznych urządzenia poprzez podanie sygnału napięciowego. Kiedy napięcie jest przyłożone do zacisku sterującego urządzenia, wpływa to na parametry wewnętrzne, takie jak przewodność kanału w tranzystorach lub częstotliwość oscylacji w oscylatorach. Ta zależna od napięcia zmiana umożliwia precyzyjną regulację mocy wyjściowej urządzenia, umożliwiając korzystanie z takich funkcji, jak wzmocnienie, przełączanie i modulacja sygnału. Napięcie sterujące skutecznie dyktuje zachowanie urządzenia, sprawiając, że reaguje ono w przewidywalny sposób na zmiany przyłożonego napięcia.
Urządzenie sterowane napięciem to takie, w którym napięcie wejściowe określa jego stan operacyjny lub sygnał wyjściowy. Przykłady obejmują oscylatory sterowane napięciem (VCO), wzmacniacze sterowane napięciem (VCA) i tranzystory FET. W tych urządzeniach napięcie wejściowe bezpośrednio wpływa na kluczowy parametr, taki jak częstotliwość w VCO, wzmocnienie w VCA lub przepływ prądu w FET. Ta zależność napięcia pozwala na precyzyjną kontrolę i modulację sygnałów w różnych zastosowaniach elektronicznych, od przetwarzania sygnałów po systemy komunikacyjne.
Zasada działania oscylatora sterowanego napięciem (VCO) polega na generowaniu sygnału oscylacyjnego, którego częstotliwość jest określana przez wejściowe napięcie sterujące. VCO zazwyczaj zawiera obwód wytwarzający przebieg okresowy (taki jak fala sinusoidalna lub fala prostokątna), a częstotliwość tego przebiegu można zmieniać poprzez zmianę napięcia wejściowego. Obwód VCO reguluje częstotliwość oscylacji, zmieniając parametry, takie jak pojemność lub indukcyjność, w odpowiedzi na napięcie sterujące, umożliwiając zastosowanie w modulacji częstotliwości (FM), pętlach synchronizacji fazowej (PLL) i syntezie sygnału.
Napięcie to różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami, napędzająca przepływ prądu elektrycznego w obwodzie. Jest mierzona w woltach (V) i reprezentuje energię na ładunek jednostkowy dostępny do przemieszczania elektronów przez przewodnik. Napięcie działa poprzez wytworzenie pola elektrycznego, które wywiera siłę na naładowane cząstki, powodując ich ruch i wytwarzanie prądu elektrycznego. W praktyce napięcie zasila urządzenia i obwody elektryczne, zapewniając energię niezbędną do wykonania pracy, takiej jak zapalenie żarówki lub zasilanie silnika.
Tranzystor polowy (FET) nazywany jest urządzeniem sterowanym napięciem, ponieważ przepływ prądu między zaciskami drenu i źródła jest kontrolowany przez napięcie przyłożone do zacisku bramki. W przeciwieństwie do bipolarnych tranzystorów złączowych (BJT), w których prąd bazowy kontroluje prąd kolektora, tranzystory FET działają w oparciu o napięcie bramki-źródła do modulowania przewodności kanału półprzewodnikowego. Ten mechanizm kontroli napięcia pozwala tranzystorom FET mieć wysoką impedancję wejściową i niskie zużycie energii, dzięki czemu nadają się do różnych zastosowań wzmacniających i przełączających.
Podstawową funkcją oscylatora sterowanego napięciem (VCO) jest generowanie sygnału oscylacyjnego, którego częstotliwość można regulować w oparciu o wejściowe napięcie sterujące. VCO są wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań, w tym w modulacji częstotliwości, generowaniu sygnału i pętlach synchronizacji fazowej. Zmieniając napięcie sterujące, można precyzyjnie dostroić częstotliwość wyjściową VCO, umożliwiając dynamiczną kontrolę częstotliwości w systemach komunikacyjnych, syntezatorach i innych urządzeniach elektronicznych wymagających sygnałów o zmiennej częstotliwości.
