A elektronikus áramkör amely periodikusan oszcilláló elektronikus jelet hoz létre, mint például szinusz, négyzet vagy bármely más hullám, ezt elektronikus oszcillátornak nevezik. Az oszcillátorok általában kimeneti frekvenciájuk alapján különböző típusokba sorolhatók. Az elektronikus oszcillátorokat nevezhetjük feszültségvezérelt oszcillátorok mivel a rezgések frekvenciáját a bemeneti feszültségükkel lehet szabályozni. Az elsődleges elektronikus feszültségvezérelt oszcillátorok két típusnak tekinthetők: a lineáris oszcillátor és a nemlineáris oszcillátor.

Elektronikus oszcillátor

A nemlineáris oszcillátorokat nem szinuszos kimeneti hullámformák előállítására használják. A lineáris oszcillátorokat szinuszos kimeneti hullámformák előállítására használják, és számos típusba sorolják őket, például visszacsatolási oszcillátor, negatív ellenállás oszcillátor, Colpitts oszcillátor, Hartley oszcillátor, Armstrong oszcillátor, fáziseltolásos oszcillátor, Clapp oszcillátor, késleltetett vonal oszcillátor, Pierce oszcillátor, Bécsi híd oszcillátor, Robinson oszcillátor stb. Ebben a cikkben a lineáris oszcillátor áramkörök számos típusának egyikéről, nevezetesen a Colpitts oszcillátorról tárgyalunk.

Colpitts oszcillátor

Az oszcillátor egy pozitív visszacsatolású erősítő, amely bizonyos mértékben átalakítja a DC bemeneti jelet AC kimeneti hullámformává változó frekvenciájú meghajtó és a kimeneti hullámforma bizonyos alakja (például szinusz vagy négyzethullám stb.) a pozitív visszacsatolás felhasználásával a bemeneti jel helyett. Az oszcillátorokat, amelyek az L induktivitást és a C kondenzátort használják áramkörükben, LC oszcillátornak nevezzük, amely egy lineáris oszcillátor.

Colpitts oszcillátor

Az LC oszcillátorok különböző módszerekkel tervezhetők. A jól ismert LC oszcillátorok a Hartley és a Colpitts oszcillátorok. E kettő közül a gyakran használt dizájn a Colpitts oszcillátor, amelyet Edwin H Colpitts amerikai mérnök tervezett és nevezett el 1918-ban.

Colpitts oszcillátorelmélet

Tartálykörből áll, amely egy LC rezonancia aláramkör, amely két soros kondenzátorból áll, párhuzamosan kapcsolódnak egy induktorhoz, és az oszcillációk gyakorisága meghatározható ezen kondenzátorok és a tartályáramkör induktivitásának értékeivel.

Ez az oszcillátor minden szempontból szinte hasonlít a Hartley oszcillátorra, ezért a Hartley oszcillátor elektromos kettősének nevezik, és nagy frekvenciájú szinuszos oszcillációk előállítására tervezték, jellemzően 10 KHz és 300 MHz közötti rádiófrekvenciákkal. A két oszcillátor közötti fő különbség az, hogy megcsapolt kapacitást használ, míg a Hartley-oszcillátor megcsapolt induktivitást.

Colpitts oszcillátor áramkör

Minden más, szinuszos hullámformákat generáló oszcillátor áramkör az LC rezonáns áramkört használja, kivéve néhány elektronikus áramkört, például RC oszcillátorokat, Wien-Robinson oszcillátorokat és néhány kristály oszcillátort, amelyek nem igényelnek további induktivitást erre a célra.

A Colpitts oszcillátor áramköre

Megerősíthető erősítő eszköz használatával, mint pl Bipoláris csomópontú tranzisztor (BJT) , műveleti erősítő és terepi tranzisztor (FET) hasonlóan más LC oszcillátorokhoz is. A C1 és C2 kondenzátorok potenciálelosztót képeznek, és ez a tartály áramkörben lévő megcsapolt kapacitás felhasználható visszacsatolás forrásaként, és ez a beállítás jobb frekvenciastabilitás biztosítására használható a Hartley oszcillátorhoz képest, amelyben a visszacsatolt induktivitást a visszacsatolás beállításához használják.

Az ellenállás a fenti áramkörben stabilizálja az áramkört a hőmérséklet változásaival szemben. A Re-vel párhuzamos áramkörbe kapcsolt Ce kondenzátor alacsony reaktív utat biztosít az erősített AC jelhez, amely Bypass kondenzátor . A R1 és R2 ellenállások feszültségosztót képez az áramkör számára, és torzítást biztosít a tranzisztor számára. Az áramkör a RC csatolt erősítő közös emitter konfigurációs tranzisztorral. A Cout kapcsolókondenzátor blokkolja az egyenáramot azáltal, hogy váltakozó áramú utat biztosít a kollektortól a tartály áramköréig.

Colpitts oszcillátor működik

Amikor a tápellátás be van kapcsolva, a fenti áramkörben bemutatott C1 és C2 kondenzátorok megkezdik a töltést, és miután a kondenzátorok teljesen feltöltődnek, a kondenzátorok az áramkörben lévő L1 induktoron keresztül kisütni kezdenek, ami csillapított harmonikus rezgéseket okoz a tartály áramkörében.

Tartály áramkör kondenzátorokkal és induktorokkal

Így a tartály áramkörében lévő oszcillációs áram hatására váltakozó feszültség keletkezik a C1 és C2 szinten. Míg ezek a kondenzátorok teljesen lemerülnek, a kondenzátorokban tárolt elektrosztatikus energia mágneses fluxus formájában kerül át az induktorra, és így az induktor feltöltődik.

Hasonlóképpen, amikor az induktor megkezdi a kisütést, a kondenzátorok újra megkezdik a töltést, és ez az energia töltési és kisütési folyamat a kondenzátorok és az induktor tovább folytatja a rezgések keletkezését, és ezeknek a rezgéseknek a frekvenciája meghatározható a induktivitás és kondenzátorok. Ezt a tartály áramkört energiatartálynak vagy energiatárolónak tekintik. Ennek oka az induktor gyakori energia feltöltése és kisütése, az LC hálózat részét képező kondenzátorok képezik a tartály áramkört.

A folyamatos csillapítás nélküli rezgések a Barkhausen-kritérium alapján nyerhetők. Tartós oszcillációk esetén a teljes fáziseltolásnak 3600-nak vagy 00-nak kell lennie. A fenti áramkörben, mivel két C1 és C2 kondenzátor van középre csapolva és földelve, a C2 kondenzátor (visszacsatolási feszültség) feszültsége 1800, míg a C1 kondenzátor feszültsége (kimeneti feszültség) ). A közös emittertranzisztor 1800 fáziseltolódást eredményez a bemeneti és a kimeneti feszültség között. Így a Barkhausen-kritérium alapján csillapíthatatlan folyamatos rezgéseket kaphatunk.
A rezonáns frekvenciát a

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“miből készülnek a félvezetők ”

Ahol ƒr a rezonáns frekvencia

C a tartály áramkör C1 és C2 soros kombinációjának ekvivalens kapacitása

Adva van

C = (C1 * C2) / ((C1 + C2))

L1 a tekercs öninduktivitását jelenti.

A Colpitts oszcillátor alkalmazásai

Nagyon magas frekvenciájú szinuszos kimeneti jelek előállítására használják.
Az SAW eszközt használó Colpitts oszcillátor különbözõként használható érzékelők típusa mint például hőmérséklet szenzor . Mivel az ebben az áramkörben használt eszköz rendkívül érzékeny a zavarokra, közvetlenül a felszínéről érzékel.
Gyakran használják olyan alkalmazásokhoz, amelyekben a frekvenciák nagyon széles tartománya vesz részt.
Olyan alkalmazásokhoz használják, amelyekben csillapítás nélküli és folyamatos rezgésekre van szükség a működéshez.
Ez az oszcillátor előnyös azokban a helyzetekben, amikor a magas és alacsony hőmérsékleteket gyakran ellenállni szándékozik.
Ennek az oszcillátornak egyes eszközökkel történő kombinációja (a tartály áramköre helyett) nagy hőmérséklet-stabilitás és magas frekvencia elérésére használható.
Mobil és rádiós kommunikáció .
Számos alkalmazást használ kereskedelmi célokra.

Ezért ez a cikk röviden tárgyalja a Colpitts oszcillátort, a Colpitts oszcillátor elméletét, működését és alkalmazásait, valamint annak tartály áramköreit ingyenes elektronikus projektkészletek . A Colpitts oszcillátorral kapcsolatos további információkért, kérjük, tegye meg kérdéseit az alábbi megjegyzésekkel.

Fotók: