elektroninen piiri joka tuottaa jaksoittain värähtelevää elektronista signaalia, kuten siniaalto, neliöaalto tai mikä tahansa muu aalto, kutsutaan elektroniseksi oskillaattoriksi. Oskillaattorit voidaan luokitella erityyppisiin tyyppeihin niiden lähtötaajuuden perusteella. Elektronisia oskillaattoreita voidaan kutsua nimellä jänniteohjatut oskillaattorit koska niiden värähtelytaajuutta voidaan ohjata niiden tulojännitteellä. Kaikkein tärkeimpiä elektronisia jänniteohjattuja oskillaattoreita voidaan pitää kahdentyyppisinä: lineaarinen oskillaattori ja epälineaarinen oskillaattori.

Elektroninen oskillaattori

Epälineaarisia oskillaattoreita käytetään tuottamaan ei-sinimuotoisia lähtöaaltomuotoja. Lineaarisia oskillaattoreita käytetään tuottamaan sinimuotoisia lähtöaaltomuotoja, ja ne luokitellaan edelleen monen tyyppisiksi, kuten takaisinkytkentäoskillaattori, negatiivisen vastuksen oskillaattori, Colpitts-oskillaattori, Hartley-oskillaattori, Armstrong-oskillaattori, vaihesiirtooskillaattori, Clapp-oskillaattori, viivelinjaoskillaattori, Pierce-oskillaattori, Wien-sillan oskillaattori, Robinson-oskillaattori ja niin edelleen. Tässä nimenomaisessa artikkelissa keskustelemme yhdestä monista lineaaristen oskillaattoripiirien tyypeistä, nimittäin Colpitts-oskillaattorista.

Colpitts-oskillaattori

Oskillaattori on vahvistin, jolla on positiivinen palaute, ja se muuntaa DC-tulosignaalin AC-lähtöaaltomuodoksi tietyllä tavalla taajuusmuuttaja ja tietyn ulostulon aaltomuodon muodon (kuten siniaalto tai neliöaalto jne.) käyttämällä positiivista palautetta tulosignaalin sijaan. Oskillaattoreita, jotka käyttävät induktoria L ja kondensaattoria C piirissään, kutsutaan LC-oskillaattoriksi, joka on eräänlainen lineaarinen oskillaattori.

Colpitts-oskillaattori

LC-oskillaattorit voidaan suunnitella eri menetelmillä. Tunnetut LC-oskillaattorit ovat Hartley- ja Colpitts-oskillaattorit. Näiden joukossa on usein käytetty muotoilu Colpitts-oskillaattori, jonka on suunnitellut amerikkalainen insinööri Edwin H Colpitts vuonna 1918.

Colpitts-oskillaattoriteoria

Se koostuu säiliöpiiristä, joka on LC-resonanssialapiiri, joka koostuu kahdesta sarjasta kondensaattoreita, jotka on kytketty rinnakkain induktorin kanssa, ja värähtelytaajuus voidaan määrittää käyttämällä näiden kondensaattoreiden ja säiliöpiirin induktorin arvoja.

Tämä oskillaattori on kaikilta osin melkein samanlainen kuin Hartley-oskillaattori, joten sitä kutsutaan Hartleyn oskillaattorin kaksoisvirraksi ja se on suunniteltu tuottamaan korkeataajuisia sinimuotoisia värähtelyjä radiotaajuuksilla, jotka tyypillisesti vaihtelevat välillä 10 KHz - 300 MHz. Suurin ero näiden kahden oskillaattorin välillä on se, että se käyttää napautettua kapasitanssia, kun taas Hartley-oskillaattori käyttää napautettua induktanssia.

Colpitts-oskillaattoripiiri

Jokainen muu oskillaattoripiiri, joka tuottaa sinimuotoisia aaltomuotoja, käyttää LC-resonanssipiiriä lukuun ottamatta muutamia elektronisia piirejä, kuten RC-oskillaattoreita, Wien-Robinson-oskillaattoreita ja muutamia kideoskillaattoreita, jotka eivät vaadi lisäinduktansseja tähän tarkoitukseen.

Colpitts-oskillaattorin piirikaavio

Se voidaan toteuttaa käyttämällä vahvistusvälinettä, kuten Bipolaarinen liitostransistori (BJT) , operatiivinen vahvistin ja kenttätransistori (FET) samankaltaisina myös muissa LC-oskillaattoreissa. Kondensaattorit C1 ja C2 muodostavat potentiaalijakajan ja tätä säiliöpiirin väliottavaa kapasitanssia voidaan käyttää palautteen lähteenä, ja tätä asetusta voidaan käyttää parempaan taajuuden vakauteen verrattuna Hartley-oskillaattoriin, jossa kierteitettyä induktanssia käytetään palautteen asettamiseen.

Re-vastus edellisessä piirissä tarjoaa vakautuksen piirille lämpötilan vaihteluita vastaan. Re: n kanssa samansuuntaiseen piiriin kytketty kondensaattori Ce tarjoaa matalan reaktiivisen polun vahvistetulle AC-signaalille, joka toimii Ohita kondensaattori . Vastukset R1 ja R2 muodostaa jännitteenjakajan piirille ja tarjoaa esijännityksen transistorille. Piiri koostuu a RC-kytketty vahvistin tavallisella emitterikonfigurointitransistorilla. Kytkentäkondensaattori Cout estää DC: n tarjoamalla vaihtovirtapolun kerääjältä säiliöpiirille.

Colpitts-oskillaattori toimii

Aina kun virtalähde kytketään päälle, yllä olevassa piirissä esitetyt kondensaattorit C1 ja C2 alkavat latautua ja kun kondensaattorit ovat latautuneet täyteen, kondensaattorit alkavat purkautua piirissä olevan induktorin L1 kautta aiheuttaen vaimennettuja harmonisia värähtelyjä säiliöpiirissä.

Säiliöpiiri kondensaattoreilla ja induktoreilla

Siten säiliöpiirin värähtelyvirta tuottaa vaihtovirran C1 ja C2 yli. Vaikka nämä kondensaattorit purkautuvat kokonaan, kondensaattoreihin varastoitu sähköstaattinen energia siirtyy magneettivuon muodossa induktoriin ja siten induktori latautuu.

Vastaavasti, kun induktori alkaa purkautua, kondensaattorit alkavat latautua uudelleen ja tämä energianlataus- ja purkauskondensaattoreiden ja induktorien prosessi aiheuttaa edelleen värähtelyjen syntymisen ja näiden värähtelyjen taajuus voidaan määrittää käyttämällä säiliöpiirin resonanssitaajuutta, joka koostuu induktori ja kondensaattorit. Tätä säiliöpiiriä pidetään energiasäiliönä tai energian varastona. Tämä johtuu induktorin, kondensaattorien, jotka osa LC-verkkoa muodostavat säiliöpiirin, usein tapahtuvasta energian lataamisesta ja purkamisesta.

Jatkuvat vaimentamattomat värähtelyt voidaan saada Barkhausen-kriteeristä. Jatkuvissa värähtelyissä kokonaisvaiheen on oltava 3600 tai 00. Yllä olevassa piirissä, kun kaksi kondensaattoria C1 ja C2 on keskitetty ja maadoitettu, kondensaattorin C2 (takaisinkytkentäjännite) jännite on 1800 kondensaattorin C1 (lähtöjännite) jännite. ). Yhteinen emitteritransistori tuottaa 1800 vaihesiirron tulo- ja lähtöjännitteen välillä. Siten Barkhausen-kriteeristä voidaan saada vaimentamattomia jatkuvia värähtelyjä.
Resonanssitaajuuden antaa

=r = 1 / (2П√ (L1 * C))

“testikondensaattori piirissä, jossa on yleismittari ”

Missä ƒr on resonanssitaajuus

C on säiliöpiirin C1 ja C2 sarjayhdistelmien ekvivalenttikapasitanssi

Se annetaan nimellä

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

L1 edustaa kelan itseinduktanssia.

Colpitts-oskillaattorin sovellukset

Sitä käytetään erittäin korkeiden taajuuksien sinimuotoisten lähtösignaalien tuottamiseen.
SAW-laitetta käyttävää Colpitts-oskillaattoria voidaan käyttää erilaisena antureiden tyyppi kuten lämpösensori . Koska tässä piirissä käytetty laite on erittäin herkkä häiriöille, se havaitsee suoraan pinnaltaan.
Sitä käytetään usein sovelluksiin, joissa on mukana hyvin laaja taajuusalue.
Käytetään sovelluksiin, joissa toimintaan halutaan vaimentamattomia ja jatkuvia värähtelyjä.
Tämä oskillaattori on edullinen tilanteissa, joissa sen on tarkoitus kestää usein korkeita ja matalia lämpötiloja.
Tämän oskillaattorin yhdistelmää joihinkin laitteisiin (säiliöpiirin sijaan) voidaan käyttää suuren lämpötilastabiilisuuden ja korkean taajuuden saavuttamiseksi.
Sitä käytetään mobiili- ja radioviestintä .
Sillä on monia sovelluksia, joita käytetään kaupallisiin tarkoituksiin.

Siksi tässä artikkelissa käsitellään lyhyesti Colpitts-oskillaattoria, Colpitts-oskillaattorin teoriaa, toimintaa ja sovelluksia sekä sen säiliöpiiriä käytetään ilmaiset sähköiset projektisarjat . Jos haluat lisätietoja Colpitts-oskillaattorista, lähetä kyselysi kommentoimalla alla.

Valokuvahyvitykset: