Colpitts Oscillator: Working and Applications

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





De elektrisk krets som producerar periodiskt oscillerande elektronisk signal såsom sinusvåg, fyrkantvåg eller någon annan våg kallas elektronisk oscillator. Oscillatorer kan klassificeras i olika typer generellt baserat på deras utfrekvens. Elektroniska oscillatorer kan betecknas som spänningsstyrda oscillatorer eftersom deras svängningsfrekvens kan styras av deras ingångsspänning. Främsta elektroniska spänningsstyrda oscillatorer kan betraktas som två typer, nämligen: Linjär oscillator och olinjär oscillator.

Elektronisk oscillator

Elektronisk oscillator



Icke-linjära oscillatorer används för att producera icke-sinusformade utgångsvågformer. Linjära oscillatorer används för att producera sinusformade utgångsvågformer och klassificeras vidare i många typer, såsom återmatningsoscillator, negativ resistansoscillator, Colpitts-oscillator, Hartley-oscillator, Armstrong-oscillator, fasförskjutningsoscillator, Clapp-oscillator, Delay line-oscillator, Pierce-oscillator, Wien bridge oscillator, Robinson oscillator, och så vidare. I den här artikeln diskuterar vi en av de många typerna av linjära oscillatorkretsar, nämligen Colpitts Oscillator.


Colpitts Oscillator

Oscillator är en förstärkare med positiv återkoppling och den omvandlar DC-ingångssignal till AC-utgångsvågform med säkerhet frekvensomformare och viss form av utgångsvågform (som sinus- eller fyrkantvåg osv.) genom att använda den positiva återkopplingen istället för insignalen. Oscillatorer som använder induktorn L och kondensatorn C i sin krets kallas LC-oscillator som är en typ av linjäroscillator.



Colpitts Oscillator

Colpitts Oscillator

LC-oscillatorer kan utformas med olika metoder. De välkända LC-oscillatorerna är Hartley-oscillatorer och Colpitts-oscillatorer. Bland dessa två är den ofta använda designen Colpitts Oscillator designad av och uppkallad efter en amerikansk ingenjör Edwin H Colpitts 1918.

Colpitts Oscillator Theory

Den består av en tankkrets som är en LC-resonansunderkrets gjord av två seriekondensatorer anslutna parallellt till en induktor och svängningsfrekvensen kan bestämmas med hjälp av värdena på dessa kondensatorer och induktorn i tankkretsen.

Denna oscillator liknar nästan Hartley-oscillatorn i alla aspekter, därför benämns den som en elektrisk dubbel av Hartley-oscillatorn och är utformad för generering av högfrekventa sinusformade svängningar med radiofrekvenser som vanligtvis sträcker sig från 10 KHz till 300 MHz. Den största skillnaden mellan dessa två oscillatorer är att den använder kapad kapacitet, medan Hartley-oscillatorn använder induktans med avlyssning.


Colpitts Oscillator Circuit

Varje annan oscillatorkrets som genererar sinusformade vågformer använder LC-resonanskretsen utom några elektroniska kretsar, såsom RC-oscillatorer, Wien-Robinson-oscillatorer och några kristalloscillatorer som inte kräver ytterligare induktanser för detta ändamål.

Kretsdiagram över Colpitts Oscillator

Kretsdiagram över Colpitts Oscillator

Det kan realiseras med hjälp av förstärkningsenhet som Bipolär anslutningstransistor (BJT) , operationsförstärkare och fälteffekt transistor (FET) som liknar i andra LC-oscillatorer också. Kondensatorerna C1 & C2 bildar potentialdelare och denna avlyssnade kapacitans i tankkretsen kan användas som källa för återkoppling och denna inställning kan användas för att ge bättre frekvensstabilitet jämfört med Hartley-oscillatorn där avtappad induktans används för återkopplingsinställning.

Motståndet i ovanstående krets ger stabilisering för kretsen mot temperaturvariationer. Kondensatorn Ce ansluten i kretsen som är parallell med Re ger låg reaktiv väg till den förstärkta växelströmssignalen som fungerar som Förbikopplingskondensator . De Motstånd R1 och R2 bilda spänningsdelare för krets och tillhandahåller förspänning till transistorn. Kretsen består av en RC-kopplad förstärkare med vanlig emitterkonfigurationstransistor. Kopplingskondensatorn Coutblocks DC genom att tillhandahålla en växelströmsväg från kollektorn till tankkretsen.

Colpitts Oscillator Working

När strömförsörjningen är påslagen börjar kondensatorerna C1 och C2 som visas i kretsen ovan laddas och efter att kondensatorerna är fulladdade börjar kondensatorerna urladdas genom induktorn L1 i kretsen och orsakar dämpade harmoniska svängningar i tankkretsen.

Tankkrets med kondensatorer och induktorer

Tankkrets med kondensatorer och induktorer

Således alstras en växelspänning över C1 och C2 av den oscillerande strömmen i tankkretsen. Medan dessa kondensatorer blir helt urladdade överförs den elektrostatiska energin som lagras i kondensatorerna i form av magnetiskt flöde till induktorn och därmed laddas induktorn.

På samma sätt, när induktorn börjar urladdas, börjar kondensatorerna att laddas igen och denna process med energiladdning och urladdning av kondensatorer och induktor fortsätter att orsaka generering av svängningar och frekvensen för dessa svängningar kan bestämmas med användning av resonansfrekvensen för tankkretsen bestående av induktor och kondensatorer. Denna tankkrets anses vara energibehållaren eller energilagringen. Detta beror på frekvent energiladdning och urladdning av induktorn, kondensatorer som utgör en del av LC-nätverket som bildar tankkretsen.

De kontinuerliga odämpade svängningarna kan erhållas från Barkhausen-kriteriet. För ihållande svängningar måste den totala fasförskjutningen vara 3600 eller 00. I ovanstående krets, eftersom två kondensatorer C1 och C2 är centrerade och jordade, är spänningen över kondensatorn C2 (återkopplingsspänning) 1800 med spänningen över kondensatorn C1 (utspänning ). Den gemensamma emittertransistorn producerar 1800 fasförskjutning mellan ingång och utspänning. Således kan vi från Barkhausen-kriteriet få oavdämpade kontinuerliga svängningar.
Resonansfrekvensen ges av

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

Där ƒr är resonansfrekvensen

C är motsvarande kapacitans för seriekombinationen av C1 och C2 i tankkretsen

Det ges som

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

L1 representerar spolens självinduktans.

Tillämpningar av Colpitts Oscillator

  • Den används för generering av sinusformade utsignaler med mycket höga frekvenser.
  • Colpitts-oscillatorn som använder SAW-enheten kan användas som olika typ av sensorer Till exempel temperatursensor . Eftersom enheten som används i denna krets är mycket känslig för störningar känner den direkt från dess yta.
  • Den används ofta för applikationer där mycket brett frekvensområde är involverat.
  • Används för applikationer där odämpade och kontinuerliga svängningar önskas för att fungera.
  • Denna oscillator föredras i situationer där den är avsedd att tåla höga och låga temperaturer ofta.
  • Kombinationen av denna oscillator med vissa enheter (istället för tankkrets) kan användas för att uppnå hög temperaturstabilitet och hög frekvens.
  • Den används för utveckling av mobil och radiokommunikation .
  • Den har många applikationer som används för kommersiella ändamål.

Därför diskuteras denna artikel i korthet om Colpitts-oscillatorn, teorin, arbetet och tillämpningarna av Colpitts-oscillatorn tillsammans med dess tankkrets används i gratis elektroniska projektsatser . För mer information om Colpitts-oscillatorn, vänligen skicka dina frågor genom att kommentera nedan.

Fotokrediter: