/ / Colpitts Oscillator Tutorial og Colpitts Design

Colpitts Oscillator Tutorial og Colpitts Design

oscillator

På mange måter er Colpitts-oscillatoren det motsatte av Hartley Oscillator vi så på i den forrige opplæringen. På samme måte som Hartley-oscillatoren består den tunede tankkretsen av en LC-resonans-subkrets som er koplet mellom samleren og basen av en enkeltstrinns transistorforsterker som produserer en sinusformet utgangsbølgeform.

Den grunnleggende konfigurasjonen av Colpitts Oscillator ligner den av Hartley Oscillator men forskjellen denne gangen er at senterettapping av tankens underkrets er nå laget ved krysset av et "kapasitivt spenningsdeler" -nettverk i stedet for en tappet autotransformer type induktor som i Hartley-oscillatoren.

colpitts oscillator tankkrets
</ P>

Colpitts Oscillator
Tankkrets

Colpitts-oscillatoren bruker en kapasitiv spenningdivider nettverk som sin tilbakekobling kilde. De to kondensatorene C1 og C2 er plassert over en enkelt felles induktor, L som vist. Da danner C1, C2 og L den tunede tankkretsen med betingelsen for svingninger som er: XC1- + XC2 = XL, det samme som for Hartley-oscillatorkretsen.

Fordelen med denne typen kapasitiv kretskonfigurasjon er at med mindre selv- og gjensidig induktans i tankkretsen, forbedres frekvensstabiliteten til oscillatoren sammen med en enklere design.

Som med Hartley-oscillatoren bruker Colpitts-oscillatoren en bipolar transistorforsterker med en trinn som forsterkningselementet som produserer en sinusformet utgang. Tenk på kretsen nedenfor.

Grunnleggende Colpitts Oscillator Circuit

grunnleggende colpitts oscillator krets

Emitterterminalen på transistoren ereffektivt forbundet med krysset mellom de to kondensatorene, C1 og C2 som er koblet i serie og fungerer som en enkel spenningsdeler. Når strømforsyningen først blir påført, lades kondensatorene C1 og C2 opp og deretter utlates gjennom spolen L. Oscillasjonene over kondensatorene blir påført til basis-emitterforbindelsen og vises i forsterket ved kollektorutgangen.

Motstandere, R1 og R2 gir det vanligestabiliserer DC-bias for transistoren på vanlig måte mens de ekstra kondensatorene fungerer som en DC-blokkerende bypass kondensatorer. En radiofrekvens choke (RFC) brukes i kollektorkretsen for å gi en høy reaktans (ideelt åpen krets) ved frekvensen av svingning, (ƒr) og en lav motstand ved DC for å starte svingningene.

Den nødvendige eksterne faseskiftet er oppnådd ipå samme måte som i Hartley-oscillatorkretsen med den nødvendige positive tilbakemelding oppnådd for vedvarende undampede oscillasjoner. Mengden av tilbakemelding bestemmes av forholdet mellom C1 og C2. Disse to kapasitansene blir vanligvis "gjenget" sammen for å gi en konstant mengde tilbakemelding slik at den ene blir justert, følger den andre automatisk.

Frekvensen av svingninger for en Colpitts-oscillator bestemmes av resonansfrekvensen til LC-tankkretsen og er gitt som:

colpitts frekvens formel

hvor CT er kapasitansen av C1 og C2 koblet i serie og er gitt som:

serie kondensatorer ligning

Konfigurasjonen av transistorforsterkeren er av a Felles emitterforsterker med utgangssignalet 180o ut av fase med hensyn til inngangssignalet. Den ekstra 180o faseskiftkrav for oscillasjon oppnåsav det faktum at de to kondensatorene er forbundet sammen i serie, men parallelt med den induktive spolen, hvilket resulterer i at total faseskift av kretsen er null eller 360o.

Mengden av tilbakemelding avhenger av verdiene tilC1 og C2. Vi kan se at spenningen over C1 er den samme som oscillatorens utgangsspenning, Vout og at spenningen over C2 er oscillatorens tilbakeslagsspenning. Så spenningen over C1 vil være mye større enn den på tvers av C2.

Derfor, ved å endre verdiene av kondensatorer,C1 og C2 kan vi justere mengden tilbakemeldingsspenning returnert til tankkretsen. Imidlertid kan store mengder tilbakemelding føre til at utgangssinabølgen blir forvrengt, mens små mengder tilbakemelding ikke lar kretsen svinge.

Så mengden tilbakemelding utviklet avColpitts oscillator er basert på kapasitansforholdet mellom C1 og C2 og styrer eksitering av oscillatoren. Dette forholdet kalles "tilbakemeldingsfraksjon" og er gitt bare som:

colpitts oscillator tilbakemelding fraksjon

Colpitts Oscillator Eksempel No1

EN Colpitts Oscillator krets med to kondensatorer på 24nF og 240nFhenholdsvis er koblet parallelt med en induktor på 10mH. Bestem frekvensen av svingninger i kretsen, tilbakemeldingsfraksjonen og tegne kretsen.

Oscillasjonsfrekvensen for en Colpitts Oscillator er gitt som:

colpitts frekvens

Som colpitts krets består av to kondensatorer i serie, er den totale kapasitansen derfor:

serie kapasitansligning

Induktansen til induktoren er gitt som 10mH, så er frekvensen av svingning:

colpitts oscillator resonans frekvens

Frekvensen for oscillasjoner for Colpitts Oscillatoren er derfor 10,8 kHz med tilbakemelding fraksjon gitt som:

oscillator tilbakemelding fraksjon

Colpitts Oscillator Circuit

colpitts oscillator krets

Colpitts Oscillator bruker en Op-amp

Akkurat som forrige Hartley Oscillator, så vel som å bruke en bipolar kryssetransistor (BJT) som oscillatorens aktive fase, kan vi også en operasjonsforsterker (op-amp). Operasjonen av en Op-amp Colpitts Oscillator er nøyaktig den samme som for den transistoriserte versjonen med operasjonsfrekvensen beregnet på samme måte. Tenk på kretsen nedenfor.

Colpitts Oscillator Op-amp Circuit

op amp colpitts oscillator

Legg merke til at det er en inverterende forsterkerkonfigurasjon, setter forholdet R2 / R1 forsterkerforsterkningen. En minimum gevinst på 2,9 er nødvendig for å starte svingninger. Motstand R3 gir den nødvendige tilbakemelding til LC-tankkretsen.

Fordelene ved Colpitts Oscillator over Hartley oscillatorene er atColpitts oscillator produserer en mer renere sinusformet bølgeform på grunn av kondensatorens lave impedansbaner ved høye frekvenser. På grunn av disse kapasitive reaktansegenskapene kan den FET-baserte Colpitts-oscillatoren også operere ved svært høye frekvenser. Selvfølgelig må enhver forsterker eller FET som forsterker være i stand til å operere ved de nødvendige høyfrekvensene.

Colpitts Oscillator Sammendrag

Så for å oppsummere, Colpitts Oscillator består av en parallell LC resonator tankkretshvis tilbakemelding er oppnådd ved hjelp av en kapasitiv dividerer. Som de fleste oscillatorkretser finnes Colpitts-oscillatoren i flere former, med den vanligste formen som ligner transistorkretsen ovenfor.

Sentrertankingen av tankens underkrets erlaget ved krysset av et "kapasitivt spenningsdeler" -nettverk for å mate en brøkdel av utgangssignalet tilbake til emitteren til transistoren. De to kondensatorene i serie produserer en 180o faseskift som er omvendt med en annen 180o å produsere den nødvendige positive tilbakemeldingen. Den oscillerende frekvens som er en renere sinusbølge spenning bestemmes av tankens kretsens resonansfrekvens.

I neste veiledning om oscillatorer vil vi se på RC-oscillatorer som bruker motstander og kondensatorer som sin tankkrets for å produsere en sinusformet bølgeform.

Kommentarer (0)
Legg til en kommentar