Colpittsov oscilator: Delo in aplikacije

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





The elektronsko vezje ki proizvaja periodično nihajni elektronski signal, kot je sinusni val, kvadratni val ali kateri koli drug val, se imenuje elektronski oscilator. Oscilatorje lahko razvrstimo v različne tipe na splošno glede na njihovo izhodno frekvenco. Elektronske oscilatorje lahko imenujemo oscilatorji z napetostjo saj lahko njihovo frekvenco nihanj nadzira njihova vhodna napetost. Najpomembnejše elektronske oscilatorje z napetostjo lahko obravnavamo kot dve vrsti, in sicer: linearni oscilator in nelinearni oscilator.

Elektronski oscilator

Elektronski oscilator



Nelinearni oscilatorji se uporabljajo za izdelavo nesinusoidnih izhodnih valovnih oblik. Linearni oscilatorji se uporabljajo za izdelavo sinusoidnih izhodnih valovnih oblik in so nadalje razvrščeni v številne vrste, kot so oscilator z povratnim povratkom, oscilator z negativnim uporom, oscilator Colpitts, oscilator Hartley, oscilator Armstrong, oscilator Phase shift, oscilator Clapp, oscilator zakasnitve, Pierce, Wienski mostni oscilator, Robinsonov oscilator itd. V tem posebnem članku razpravljamo o enem izmed številnih tipov linearnih oscilatorjev, in sicer Colpittsov oscilator.


Oscilator Colpitts

Oscilator je ojačevalnik s pozitivnimi povratnimi informacijami in z nekaterimi pretvori enosmerni vhodni signal v izhodno valovno obliko pogon s spremenljivo frekvenco in določeno obliko izhodne valovne oblike (na primer sinusni ali kvadratni val itd.) z uporabo pozitivnih povratnih informacij namesto vhodnega signala. Oscilatorji, ki v svojem vezju uporabljajo induktor L in kondenzator C, se imenujejo LC oscilator, ki je vrsta linearnega oscilatorja.



Oscilator Colpitts

Oscilator Colpitts

LC oscilatorje je mogoče načrtovati z različnimi metodami. Dobro znana LC oscilatorja sta Hartleyjev in Colpittsov oscilator. Med tema dvema je pogosto uporabljen oscilator Colpitts, ki ga je leta 1918 zasnoval in poimenoval po ameriškem inženirju Edwinu H Colpittsu.

Teorija oscilatorjev Colpitts

Sestavljen je iz rezervoarja, ki je LC resonančno podkrogo, sestavljeno iz dveh zaporednih kondenzatorjev, povezanih vzporedno z induktorjem, in frekvenco nihanja je mogoče določiti z uporabo vrednosti teh kondenzatorjev in induktorja kroga rezervoarja.

Ta oscilator je v vseh pogledih skoraj podoben Hartleyjevemu oscilatorju, zato ga imenujemo električni dvojnik Hartleyevega oscilatorja in je zasnovan za generiranje visokofrekvenčnih sinusoidnih nihanj z radijskimi frekvencami, ki se običajno gibljejo od 10 KHz do 300 MHz. Glavna razlika med tema dvema oscilatorjema je v tem, da uporablja izmerjeno kapacitivnost, medtem ko Hartleyjev oscilator uporablja izbrano induktivnost.


Colpittsov oscilator

Vsako drugo oscilatorno vezje, ki ustvarja sinusoidne valovne oblike, uporablja LC resonančno vezje, razen nekaj elektronskih vezij, kot so RC oscilatorji, Wien-Robinsonov oscilator in nekaj kristalnih oscilatorjev, ki v ta namen ne zahtevajo dodatnih induktivnosti.

Shema vezja oscilatorja Colpitts

Shema vezja oscilatorja Colpitts

To je mogoče uresničiti z uporabo ojačevalne naprave, kot je Bipolarni tranzistor (BJT) , operacijski ojačevalnik in tranzistor s poljskim učinkom (FET) podobno kot pri drugih LC oscilatorjih. Kondenzatorji C1 in C2 tvorijo potencialni delilnik in to izmerjeno kapacitivnost v krogu rezervoarja lahko uporabimo kot vir povratne informacije, to nastavitev pa lahko uporabimo za zagotavljanje boljše frekvenčne stabilnosti v primerjavi s Hartleyevim oscilatorjem, v katerem se za nastavitev povratne informacije uporablja induktivnost s pritiskom.

Upor v zgornjem vezju zagotavlja stabilizacijo vezja glede na temperaturne spremembe. Kondenzator Ce, povezan v vezju, ki je vzporeden z Re, zagotavlja nizko reaktivno pot do ojačenega AC signala, ki deluje kot Obvodni kondenzator . The Upori R1 in R2 tvori delilnik napetosti za vezje in zagotavlja pristranskost tranzistorja. Vezje je sestavljeno iz a RC sklopljeni ojačevalnik s tranzistorjem s skupno konfiguracijo oddajnika. Kondenzator sklopke Coutblocks DC z zagotavlja izmenično pot od kolektorja do kroga rezervoarja.

Colpittsov oscilator deluje

Ko se vklopi napajanje, se kondenzatorja C1 in C2, prikazana v zgornjem vezju, začneta polniti in ko se kondenzatorji popolnoma napolnijo, se kondenzatorji začnejo prazniti skozi induktor L1 v vezju, kar povzroči dušene harmonične nihanja v krogu rezervoarja.

Krog rezervoarja s kondenzatorji in induktorji

Krog rezervoarja s kondenzatorji in induktorji

Tako nihajni tok v krogu rezervoarja ustvarja izmenično napetost v C1 in C2. Medtem ko se ti kondenzatorji popolnoma izpraznijo, se elektrostatična energija, shranjena v kondenzatorjih, prenese v obliki magnetnega toka na induktor in se tako induktor napolni.

Ko se induktor začne prazniti, se kondenzatorji spet začnejo polniti in ta proces polnjenja in praznjenja energije kondenzatorjev in induktorja nadaljuje, kar povzroča nihanja, frekvenco teh nihanj pa lahko določimo z uporabo resonančne frekvence kroga rezervoarja, sestavljenega iz induktor in kondenzatorji. Ta krog rezervoarja se šteje za rezervoar energije ali kot hranilnik energije. To je posledica pogostega polnjenja in praznjenja induktorja, kondenzatorjev, ki so del omrežja LC, ki tvori vezje rezervoarja.

Neprekinjena nezajeta nihanja lahko dobimo z Barkhausenovim merilom. Za trajna nihanja mora biti skupni fazni premik 3600 ali 00. V zgornjem vezju, ko sta dva kondenzatorja C1 in C2 sredinsko napolnjena in ozemljena, je napetost na kondenzatorju C2 (povratna napetost) 1800 z napetostjo na kondenzatorju C1 (izhodna napetost ). Tranzistor s skupnim oddajnikom povzroči 1800 fazni premik med vhodno in izhodno napetostjo. Tako lahko iz Barkhausenovega merila dobimo nemotena neprekinjena nihanja.
Resonančna frekvenca je podana z

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

Kjer je ƒr resonančna frekvenca

C je enakovredna kapacitivnost serijske kombinacije C1 in C2 kroga rezervoarja

Podana je kot

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

L1 predstavlja samoinduktivnost tuljave.

Aplikacije oscilatorja Colpitts

  • Uporablja se za generiranje sinusnih izhodnih signalov z zelo visokimi frekvencami.
  • Oscilator Colpitts z uporabo naprave SAW lahko uporabimo kot različne vrsta senzorjev kot naprimer temperaturni senzor . Ker je naprava, uporabljena v tem vezju, zelo občutljiva na motnje, zazna neposredno s svoje površine.
  • Pogosto se uporablja za aplikacije, pri katerih gre za zelo širok razpon frekvenc.
  • Uporablja se za aplikacije, pri katerih so za delovanje potrebna zatemnjena in neprekinjena nihanja.
  • Ta oscilator je najprimernejši v primerih, ko naj bi pogosto prenašal visoke in nizke temperature.
  • Kombinacijo tega oscilatorja z nekaterimi napravami (namesto kroga rezervoarja) lahko uporabimo za doseganje velike temperaturne stabilnosti in visoke frekvence.
  • Uporablja se za razvoj mobilnih in radijske komunikacije .
  • Ima veliko aplikacij, ki se uporabljajo v komercialne namene.

Zato ta članek na kratko razpravlja o oscilatorju Colpitts, teoriji, delovanju in uporabi oscilatorja Colpitts skupaj z vezjem rezervoarja. brezplačni elektronski projektni kompleti . Če želite več informacij o oscilatorju Colpitts, objavite svoja vprašanja tako, da komentirate spodaj.

Zasluge za fotografije: