Colpitts Oscillator: Arbejde og applikationer

Colpitts Oscillator: Arbejde og applikationer

Det elektronisk kredsløb der producerer periodisk oscillerende elektronisk signal såsom sinusbølge, firkantbølge eller enhver anden bølge kaldes elektronisk oscillator. Oscillatorer kan klassificeres i forskellige typer generelt baseret på deres outputfrekvens. Elektroniske oscillatorer kan betegnes som spændingsstyrede oscillatorer da deres svingningsfrekvens kan styres af deres indgangsspænding. Fremadrettet elektroniske spændingsstyrede oscillatorer kan betragtes som to typer, nemlig: Lineær oscillator og ikke-lineær oscillator.



Elektronisk oscillator

Elektronisk oscillator

Ikke-lineære oscillatorer bruges til at producere ikke-sinusformede outputbølgeformer. Lineære oscillatorer bruges til at producere sinusformede outputbølgeformer og klassificeres yderligere i mange typer, såsom feed-back-oscillator, negativ modstandsoscillator, Colpitts-oscillator, Hartley-oscillator, Armstrong-oscillator, faseforskydningsoscillator, Clapp-oscillator, Delay line-oscillator, Pierce-oscillator, Wien bro oscillator, Robinson oscillator og så videre. I denne særlige artikel diskuterer vi en af ​​de mange typer lineære oscillatorkredsløb, nemlig Colpitts Oscillator.






Colpitts Oscillator

Oscillator er en forstærker med positiv feedback, og den konverterer DC-indgangssignal til AC-udgangsbølgeform med sikkerhed frekvensomformer og en bestemt form for outputbølgeform (som sinus- eller firkantbølge osv.) ved hjælp af den positive feedback i stedet for indgangssignalet. Oscillatorer, der bruger induktoren L og kondensator C i deres kredsløb, kaldes LC-oscillator, som er en type lineær oscillator.

Colpitts Oscillator

Colpitts Oscillator



LC-oscillatorer kan designes ved hjælp af forskellige metoder. De velkendte LC-oscillatorer er Hartley-oscillatorer og Colpitts-oscillatorer. Blandt disse to er det hyppigt anvendte design Colpitts Oscillator designet af og opkaldt efter en amerikansk ingeniør Edwin H Colpitts i 1918.

Colpitts Oscillator Theory

Den består af et tankkredsløb, der er et LC-resonansunderkredsløb lavet af to seriekondensatorer, der er forbundet parallelt med en induktor, og svingningsfrekvensen kan bestemmes ved hjælp af værdierne på disse kondensatorer og induktoren til tankkredsløbet.

Denne oscillator svarer næsten til Hartley oscillator i alle aspekter, derfor betegnes den som elektrisk dobbelt af Hartley oscillator og er designet til generering af højfrekvente sinusformede svingninger med radiofrekvenser, der typisk spænder fra 10 KHz til 300 MHz. Den største forskel mellem disse to oscillatorer er, at den bruger kapret kapacitet, mens Hartley-oscillatoren bruger indpumpet induktans.


Colpitts Oscillator Circuit

Hvert andet oscillatorkredsløb, der genererer sinusformede bølgeformer, bruger LC-resonanskredsløbet bortset fra et par elektroniske kredsløb, såsom RC-oscillatorer, Wien-Robinson-oscillatorer og et par krystaloscillatorer, som ikke kræver yderligere induktanser til dette formål.

Circuit Diagram of Colpitts Oscillator

Circuit Diagram of Colpitts Oscillator

Det kan realiseres ved hjælp af forstærkningsenhed som f.eks Bipolar junction transistor (BJT) , operationsforstærker og felt effekt transistor (FET) som lignende i andre LC-oscillatorer. Kondensatorerne C1 og C2 danner potentiel skillevæg, og denne tappede kapacitans i tankkredsløbet kan bruges som kilde til feedback, og denne opsætning kan bruges til at give bedre frekvensstabilitet sammenlignet med Hartley-oscillatoren, hvor tappet induktans bruges til feedbackopsætning.

Re modstand i ovenstående kredsløb giver stabilisering for kredsløb mod temperaturvariationer. Kondensatoren Ce forbundet i kredsløbet, der er parallel med Re, giver en lav reaktiv sti til det forstærkede vekselstrømsignal, der fungerer som Bypass-kondensator . Det Modstande R1 og R2 form spændingsdeler til kredsløb og tilvejebringer forspænding til transistoren. Kredsløbet består af en RC-koblet forstærker med fælles emitterkonfigurationstransistor. Koblingskondensatoren spærrer DC ved at tilvejebringe en vekselstrømsvej fra samleren til tankkredsløbet.

Colpitts Oscillator Working

Hver gang strømforsyningen er tændt, begynder kondensatorerne C1 og C2 vist i ovenstående kredsløb at oplade, og efter at kondensatorerne er fuldt opladede, begynder kondensatorerne at aflade gennem induktoren L1 i kredsløbet, hvilket forårsager dæmpede harmoniske svingninger i tankkredsløbet.

Tank kredsløb med kondensatorer og induktorer

Tank kredsløb med kondensatorer og induktorer

Således produceres en vekselstrøm på tværs af C1 og C2 af den oscillerende strøm i tankkredsløbet. Mens disse kondensatorer bliver fuldstændigt afladede, overføres den elektrostatiske energi, der er lagret i kondensatorerne, i form af magnetisk flux til induktoren, og dermed bliver induktoren ladet.

Når induktoren begynder at aflade, begynder kondensatorerne ligeledes at oplade igen, og denne proces med energiopladning og afladning af kondensatorer og induktoren fortsætter med at forårsage generering af svingninger, og frekvensen af ​​disse svingninger kan bestemmes ved hjælp af resonansfrekvensen af ​​tankkredsløbet bestående induktor og kondensatorer. Dette tankkredsløb betragtes som energireservoiret eller energilagring. Dette skyldes hyppig energiopladning og afladning af induktoren, kondensatorer, den del af LC-netværket, der danner tankkredsløbet.

De kontinuerlige ikke-dæmpede svingninger kan opnås fra Barkhausen-kriteriet. For vedvarende svingninger skal den samlede faseforskydning være 3600 eller 00. I ovenstående kredsløb, da to kondensatorer C1 og C2 er centreret og jordforbundet, er spændingen over kondensator C2 (feedbackspænding) 1800 med spændingen over kondensator C1 (udgangsspænding ). Den fælles emitterstransistor producerer 1800 faseskift mellem input og output spænding. Fra Barkhausen-kriteriet kan vi således få udpumpede kontinuerlige svingninger.
Resonansfrekvensen er givet af

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

Hvor ƒr er resonansfrekvensen

C er den ækvivalente kapacitans for seriekombinationen af ​​C1 og C2 i tankkredsløbet

Det er givet som

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

L1 repræsenterer spoleens selvinduktans.

Anvendelser af Colpitts Oscillator

  • Det bruges til generering af sinusformede udgangssignaler med meget høje frekvenser.
  • Colpitts-oscillatoren ved hjælp af SAW-enheden kan bruges som den forskellige type sensorer såsom temperatur måler . Da enheden, der anvendes i dette kredsløb, er meget følsom over for forstyrrelser, registrerer den direkte fra overfladen.
  • Det bruges ofte til applikationer, hvor meget bred frekvens er involveret.
  • Anvendes til applikationer, hvor det ønskes udstødte og kontinuerlige svingninger for at fungere.
  • Denne oscillator foretrækkes i situationer, hvor den er beregnet til ofte at modstå høje og lave temperaturer.
  • Kombinationen af ​​denne oscillator med nogle enheder (i stedet for tankkredsløb) kan bruges til at opnå stor temperaturstabilitet og høj frekvens.
  • Det bruges til udvikling af mobil og radiokommunikation .
  • Det har mange applikationer, der bruges til kommercielle formål.

Derfor diskuteres denne artikel kort om Colpitts oscillator, teori, arbejde og anvendelser af Colpitts oscillator sammen med dens tank kredsløb bruges i gratis elektroniske projektsæt . For mere information om Colpitts-oscillatoren, bedes du sende dine forespørgsler ved at kommentere nedenfor.

Fotokreditter: