The elektronický obvod ktorý produkuje periodicky oscilujúci elektronický signál, ako je sínusová vlna, štvorcová vlna alebo akákoľvek iná vlna, sa nazýva elektronický oscilátor. Oscilátory možno rozdeliť do rôznych typov zvyčajne na základe ich výstupnej frekvencie. Elektronické oscilátory možno nazvať ako napäťovo riadené oscilátory pretože ich frekvenciu kmitov je možné riadiť ich vstupným napätím. Najdôležitejšie elektronické napäťovo riadené oscilátory možno považovať za dva typy, a to: lineárny oscilátor a nelineárny oscilátor.

Elektronický oscilátor

Nelineárne oscilátory sa používajú na výrobu nesínusových výstupných kriviek. Lineárne oscilátory sa používajú na výrobu sínusových výstupných kriviek a ďalej sa klasifikujú do mnohých typov, ako napríklad oscilátor spätnej väzby, oscilátor s negatívnym odporom, oscilátor Colpitts, oscilátor Hartley, oscilátor Armstrong, oscilátor fázového posuvu, oscilátor Clapp, oscilátor oneskorenia, oscilátor Pierce, Wien bridge oscilátor, Robinsonov oscilátor atď. V tomto konkrétnom článku diskutujeme o jednom z mnohých typov obvodov lineárnych oscilátorov, konkrétne o Colpittsovom oscilátore.

Colpittsov oscilátor

Oscilátor je zosilňovač s pozitívnou spätnou väzbou a s určitosťou prevádza vstupný signál DC na výstupný priebeh AC frekvenčný menič a určitý tvar výstupného priebehu (napríklad sínusová alebo štvorcová vlna atď.) použitím pozitívnej spätnej väzby namiesto vstupného signálu. Oscilátory, ktoré vo svojom obvode využívajú induktor L a kondenzátor C, sa nazývajú LC oscilátor, ktorý je typom lineárneho oscilátora.

Colpittsov oscilátor

LC oscilátory je možné navrhnúť pomocou rôznych metód. Dobre známe LC oscilátory sú Hartleyho oscilátor a Colpittsov oscilátor. Z týchto dvoch je často používaným dizajnom Colpitts Oscillator, ktorý navrhol a pomenoval po americkom inžinierovi Edwinovi H. Colpittsovi v roku 1918.

Teória oscilátora Colpitts

Skladá sa z obvodu nádrže, ktorý je podružným rezonančným obvodom LC vyrobený z dvoch sériovo zapojených kondenzátorov zapojených do induktora a frekvenciu kmitov možno určiť pomocou hodnôt týchto kondenzátorov a induktora obvodu nádrže.

Tento oscilátor je vo všetkých aspektoch takmer podobný Hartleyho oscilátoru, preto sa označuje ako elektrický duál Hartleyho oscilátora a je navrhnutý na generovanie vysokofrekvenčných sínusových oscilácií s rádiovými frekvenciami typicky od 10 KHz do 300 MHz. Hlavný rozdiel medzi týmito dvoma oscilátormi je v tom, že využíva odbočkovú kapacitu, zatiaľ čo Hartleyho oscilátor využíva odbočkovú indukčnosť.

Obvod oscilátora Colpitts

Každý ďalší obvod oscilátora, ktorý generuje sínusové priebehy, využíva rezonančný obvod LC, s výnimkou niekoľkých elektronických obvodov, ako sú RC oscilátory, Wien-Robinsonov oscilátor a niekoľko kryštálových oscilátorov, ktoré na tento účel nevyžadujú ďalšie indukčnosti.

Schéma zapojenia oscilátora Colpitts

Dá sa to realizovať použitím zosilňovacieho zariadenia ako napr Bipolárny tranzistor (BJT) , operačný zosilňovač a tranzistor s efektom poľa (FET) podobne ako u iných LC oscilátorov. Kondenzátory C1 a C2 tvoria delič potenciálu a túto odbočenú kapacitu v obvode nádrže je možné použiť ako zdroj spätnej väzby a toto nastavenie je možné použiť na zaistenie lepšej frekvenčnej stability v porovnaní s Hartleyho oscilátorom, v ktorom sa na nastavenie spätnej väzby používa odbočná indukčnosť.

Rezistor vo vyššie uvedenom obvode poskytuje stabilizáciu obvodu proti zmenám teploty. Kondenzátor Ce pripojený v obvode, ktorý je paralelný s Re, poskytuje nízku reaktívnu cestu k zosilnenému striedavému signálu pôsobiacemu ako Obtokový kondenzátor . The Rezistory R1 a R2 tvorí delič napätia pre obvod a poskytuje predpätie pre tranzistor. Obvod sa skladá z a RC viazaný zosilňovač so spoločným konfiguračným tranzistorom emitoru. Väzbový kondenzátor Coutblokuje jednosmerný prúd poskytnutím cesty striedavého prúdu z kolektora do okruhu nádrže.

Oscilátor Colpitts pracuje

Kedykoľvek je zapnuté napájanie, kondenzátory C1 a C2 zobrazené na vyššie uvedenom okruhu sa začnú nabíjať a po úplnom nabití kondenzátorov sa kondenzátory začnú vybíjať cez induktor L1 v obvode, čo spôsobí tlmené harmonické oscilácie v obvode nádrže.

Obvod nádrže s kondenzátormi a tlmivkami

Oscilačným prúdom v obvode nádrže je teda produkované striedavé napätie na C1 a C2. Zatiaľ čo sa tieto kondenzátory úplne vybijú, elektrostatická energia uložená v kondenzátoroch sa prevedie vo forme magnetického toku na induktor a tým sa induktor nabije.

Podobne, keď sa induktor začne vybíjať, kondenzátory sa začnú znova nabíjať a tento proces nabíjania a vybíjania energie a kondenzátorov a induktora pokračuje v generovaní oscilácií a frekvenciu týchto oscilácií je možné určiť pomocou rezonančnej frekvencie obvodu nádrže pozostávajúcej z tlmivka a kondenzátory. Tento okruh nádrže sa považuje za zásobník energie alebo zásobník energie. Je to z dôvodu častého nabíjania a vybíjania energie induktora, kondenzátorov, ktoré sú súčasťou siete LC a tvoria obvod nádrže.

Kontinuálne neutlmené oscilácie možno získať z Barkhausenovho kritéria. Pre trvalé kmity musí byť celkový fázový posun 3 600 alebo 00. Vo vyššie uvedenom obvode, keď sú dva kondenzátory C1 a C2 vycentrované a uzemnené, je napätie na kondenzátore C2 (spätnoväzbové napätie) 1 800 s napätím na kondenzátore C1 (výstupné napätie). ). Spoločný emitorový tranzistor produkuje 1800 fázový posun medzi vstupným a výstupným napätím. Z Barkhausenovho kritéria teda môžeme získať netlmené spojité oscilácie.
Rezonančná frekvencia je daná vzťahom

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“čo je port v počítači ”

Kde ƒr je rezonančná frekvencia

C je ekvivalentná kapacita sériovej kombinácie C1 a C2 obvodu nádrže

Udáva sa ako

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

L1 predstavuje vlastnú indukčnosť cievky.

Aplikácie oscilátora Colpitts

Používa sa na generovanie sínusových výstupných signálov s veľmi vysokými frekvenciami.
Oscilátor Colpitts využívajúci zariadenie SAW možno použiť ako rôzne typ snímačov ako napr teplotný senzor . Pretože zariadenie použité v tomto obvode je vysoko citlivé na rušenie, sníma priamo z jeho povrchu.
Často sa používa v aplikáciách, v ktorých je zapojený veľmi široký rozsah frekvencií.
Používa sa pre aplikácie, v ktorých sú pre fungovanie požadované netlmené a nepretržité oscilácie.
Tento oscilátor je preferovaný v situáciách, keď má často odolávať vysokým a nízkym teplotám.
Kombináciu tohto oscilátora s niektorými zariadeniami (namiesto obvodu nádrže) možno použiť na dosiahnutie vysokej teplotnej stability a vysokej frekvencie.
Používa sa na vývoj mobilných a rádiová komunikácia .
Má mnoho aplikácií používaných na komerčné účely.

Preto tento článok stručne pojednáva o oscilátore Colpitts, teórii, práci a aplikáciách oscilátora Colpitts spolu s jeho obvodom nádrže sa používajú v bezplatné elektronické projektové sady . Ak chcete získať viac informácií o oscilátore Colpitts, pošlite svoje dotazy komentárom nižšie.

Fotografické úvery: