Plik obwód elektryczny który wytwarza okresowo oscylujący sygnał elektroniczny, taki jak fala sinusoidalna, fala prostokątna lub jakakolwiek inna fala, jest określana jako oscylator elektroniczny. Oscylatory można podzielić na różne typy, ogólnie na podstawie ich częstotliwości wyjściowej. Oscylatory elektroniczne można nazwać oscylatory sterowane napięciem ponieważ ich częstotliwość oscylacji może być kontrolowana przez ich napięcie wejściowe. Przede wszystkim elektroniczne oscylatory sterowane napięciem można rozpatrywać jako dwa typy, a mianowicie: oscylator liniowy i oscylator nieliniowy.

Elektroniczny oscylator

Oscylatory nieliniowe służą do wytwarzania niesinusoidalnych przebiegów wyjściowych. Oscylatory liniowe są używane do wytwarzania sinusoidalnych przebiegów wyjściowych i są dalej klasyfikowane na wiele typów, takich jak oscylator sprzężenia zwrotnego, oscylator z oporem ujemnym, oscylator Colpittsa, oscylator Hartleya, oscylator Armstronga, oscylator przesunięcia fazowego, oscylator Clapp, oscylator linii opóźnienia, oscylator Pierce'a, Oscylator mostu Wien, oscylator Robinsona i tak dalej. W tym artykule omawiamy jeden z wielu typów obwodów oscylatora liniowego, a mianowicie oscylator Colpittsa.

Oscylator Colpittsa

Oscylator jest wzmacniaczem z dodatnim sprzężeniem zwrotnym i przekształca sygnał wejściowy DC na przebieg wyjściowy AC z pewną pewnością zmiennej częstotliwości i określony kształt przebiegu wyjściowego (np. sinusoidalny lub prostokątny itp.) przy użyciu dodatniego sprzężenia zwrotnego zamiast sygnału wejściowego. Oscylatory, które wykorzystują cewkę indukcyjną L i kondensator C w swoim obwodzie, nazywane są oscylatorem LC, który jest rodzajem oscylatora liniowego.

Oscylator Colpittsa

Oscylatory LC mogą być projektowane przy użyciu różnych metod. Dobrze znanymi oscylatorami LC są oscylator Hartley i oscylator Colpittsa. Wśród tych dwóch często używanym projektem jest Oscylator Colpitts zaprojektowany przez amerykańskiego inżyniera Edwina H. Colpittsa i nazwany na jego cześć w 1918 roku.

Teoria oscylatora Colpittsa

Składa się z obwodu zbiornika, który jest podobwodem rezonansowym LC złożonym z dwóch szeregowych kondensatorów połączonych równolegle z cewką indukcyjną, a częstotliwość oscylacji można określić za pomocą wartości tych kondensatorów i cewki indukcyjnej obwodu zbiornika.

Ten oscylator jest prawie podobny do oscylatora Hartley we wszystkich aspektach, dlatego jest określany jako elektryczny podwójny oscylator Hartley i jest przeznaczony do generowania oscylacji sinusoidalnych o wysokiej częstotliwości z częstotliwościami radiowymi zwykle w zakresie od 10 kHz do 300 MHz. Główna różnica między tymi dwoma oscylatorami polega na tym, że wykorzystuje on pojemność z zaczepem, podczas gdy oscylator Hartley wykorzystuje indukcyjność z zaczepem.

Obwód oscylatora Colpittsa

Każdy inny obwód oscylatora, który generuje przebiegi sinusoidalne, wykorzystuje obwód rezonansowy LC, z wyjątkiem kilku obwodów elektronicznych, takich jak oscylatory RC, oscylator Wien-Robinson i kilka oscylatorów kwarcowych, które nie wymagają do tego celu dodatkowych indukcyjności.

Schemat obwodu oscylatora Colpittsa

Można to zrealizować za pomocą urządzenia wzmacniającego, takiego jak Bipolarny tranzystor złączowy (BJT) , wzmacniacz operacyjny i tranzystor polowy (FET) podobnie jak w innych oscylatorach LC. Kondensatory C1 i C2 tworzą dzielnik potencjału, a ta pojemność odczepiana w obwodzie zbiornika może być używana jako źródło sprzężenia zwrotnego, a ta konfiguracja może być wykorzystana do zapewnienia lepszej stabilności częstotliwości w porównaniu z oscylatorem Hartley, w którym indukcyjność z odczepem jest używana do konfiguracji sprzężenia zwrotnego.

Rezystor w powyższym obwodzie zapewnia stabilizację obwodu przed wahaniami temperatury. Kondensator Ce podłączony w obwodzie równoległym do Re, zapewnia niską bierną ścieżkę do wzmocnionego sygnału AC działającego jako Kondensator obejściowy . Plik Rezystory R1 i R2 tworzy dzielnik napięcia dla obwodu i zapewnia polaryzację tranzystora. Obwód składa się z Wzmacniacz sprzężony RC ze wspólnym tranzystorem konfiguracji emitera. Kondensator sprzęgający Coutblockuje prąd stały, zapewniając ścieżkę prądu przemiennego od kolektora do obwodu zbiornika.

Praca oscylatora Colpittsa

Po włączeniu zasilania kondensatory C1 i C2 pokazane w powyższym obwodzie rozpoczynają ładowanie i po całkowitym naładowaniu kondensatorów zaczynają się rozładowywać przez cewkę indukcyjną L1 w obwodzie, powodując tłumione oscylacje harmoniczne w obwodzie zbiornika.

Obwód zbiornika z kondensatorami i cewkami

W ten sposób napięcie przemienne jest wytwarzane na C1 i C2 przez prąd oscylacyjny w obwodzie zbiornika. Podczas gdy te kondensatory są całkowicie rozładowane, energia elektrostatyczna zmagazynowana w kondensatorach jest przenoszona w postaci strumienia magnetycznego do cewki indukcyjnej, a tym samym cewka zostaje naładowana.

Podobnie, gdy cewka zaczyna się rozładowywać, kondensatory zaczynają ponownie ładować, a ten proces ładowania i rozładowywania energii kondensatorów i cewki trwa, powodując generowanie oscylacji, a częstotliwość tych oscylacji można określić za pomocą częstotliwości rezonansowej obwodu zbiornika składającego się z cewka i kondensatory. Ten obwód zbiornika jest uważany za zbiornik energii lub magazyn energii. Dzieje się tak z powodu częstego ładowania i rozładowywania energii cewki indukcyjnej, kondensatorów, które stanowią część sieci LC, tworząc obwód zbiornika.

Ciągłe, nietłumione oscylacje można uzyskać na podstawie kryterium Barkhausena. Dla trwałych oscylacji, całkowite przesunięcie fazowe musi wynosić 3600 lub 00. W powyższym obwodzie, gdy dwa kondensatory C1 i C2 są centralnie zaczepione i uziemione, napięcie na kondensatorze C2 (napięcie sprzężenia zwrotnego) wynosi 1800 przy napięciu na kondensatorze C1 (napięcie wyjściowe ). Tranzystor ze wspólnym emiterem wytwarza 1800 przesunięcia fazowego między napięciem wejściowym i wyjściowym. Zatem z kryterium Barkhausena możemy uzyskać niewytłumione ciągłe oscylacje.
Częstotliwość rezonansowa jest podana przez

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“5 rodzajów energii odnawialnej ”

Gdzie ƒr jest częstotliwością rezonansową

C jest równoważną pojemnością szeregowej kombinacji C1 i C2 obwodu zbiornika

Jest podany jako

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

L1 reprezentuje indukcyjność własną cewki.

Zastosowania oscylatora Colpittsa

Służy do generowania sinusoidalnych sygnałów wyjściowych o bardzo wysokich częstotliwościach.
Oscylator Colpitts wykorzystujący urządzenie SAW może być używany jako inny rodzaj czujników Jak na przykład czujnik temperatury . Ponieważ urządzenie użyte w tym obwodzie jest bardzo wrażliwe na zakłócenia, wykrywa bezpośrednio z jego powierzchni.
Jest często używany w zastosowaniach, w których występuje bardzo szeroki zakres częstotliwości.
Używany do zastosowań, w których do działania pożądane są niewytłumione i ciągłe oscylacje.
Ten oscylator jest preferowany w sytuacjach, w których ma często wytrzymywać wysokie i niskie temperatury.
Połączenie tego oscylatora z niektórymi urządzeniami (zamiast obwodu zbiornika) może być wykorzystane do uzyskania dużej stabilności temperatury i wysokiej częstotliwości.
Służy do tworzenia aplikacji mobilnych i komunikacja radiowa .
Posiada wiele aplikacji wykorzystywanych w celach komercyjnych.

Dlatego w tym artykule omówiono pokrótce oscylator Colpittsa, teorię, działanie i zastosowania oscylatora Colpittsa wraz z jego obwodem zbiornika. bezpłatne zestawy projektów elektronicznych . Aby uzyskać więcej informacji na temat oscylatora Colpitts, zamieść swoje zapytania, komentując poniżej.

Kredyty fotograficzne: