Colpitts-oscillator:circuittoepassing en zijn voordelen

De Colpitts-oscillator is een lineaire oscillator en slechts een van de vele LC-oscillatoren. Belangrijk is dat deze oscillator de functionerende eenheid van condensatoren (C) en inductoren (L) gebruikt, vandaar de naam LC-oscillator.

Dit artikel bespreekt de Colpitts-oscillator, zijn voordelen, toepassingen, enz. Het zal u ook helpen de juiste Colpitts-oscillatorverbindingen voor uw behoeften te leren kennen en uit te zoeken!

1. Wat is een Colpitts-oscillator?

Een Colpitts is een elektronische oscillator. Belangrijk is dat deze oscillator gebruik maakt van inductoren en condensatoren, die bijdragen aan een LC-circuit.

De werking van deze oscillator omvat het gebruik van transistors, op-amps, veldeffecttransistoren en kleppen. Het is ook een elektrische harmonische oscillator met veel toepassingen en voordelen.

Het ontwerp van deze specifieke oscillator is vergelijkbaar met die van een Hartley-oscillator. De onderscheidende factor is echter dat de Colpitts-oscillator een tankcircuit bevat, terwijl een Hartley het circuit mist.

Opmerking;

Er zijn met name twee oscillatoren; niet-lineaire oscillatoren en lineaire oscillatoren. Niet-lineaire oscillatoren produceren niet-sinusvormige uitgangsgolfvormen (niet-lineair). Terwijl lineaire oscillatoren, zoals de Colpitts-oscillator, lineaire of sinusoïdale golven maken.

(oscillatortechnologie met een moederbord.)

2. Basis Colpitts-oscillatorcircuit en hoe het werkt?

• Colpitts-theorie

De theorie van deze oscillator is dat hij dubbele condensatoren in serie heeft die parallel aan de inductoren zijn geschakeld. Met name de opstelling van deze elektrische componenten vormt een resonantietankcircuit. De combinatie van condensatoren en inductoren maakt het een parallelle LC-resonantiekring. Bovendien helpen de waarden die worden verkregen uit deze condensatoren en inductoren bij het bepalen van de oscillatiefrequentie.

De uitvinding van de Colpitts was vanwege de noodzaak om hoge lineaire oscillatiefrequenties te genereren met behulp van radiofrequenties.

Aanvullende tip

Omdat de Colpitts-oscillator vergelijkbare ontwerpen heeft als Hartley, wordt hij soms de elektrische dual van de Hartley-oscillator genoemd. De aanwezigheid van een tankcircuit is echter het enige differentiële kenmerk in de twee oscillatorontwerpen. Anders is het functionele verschil dat terwijl Hartley getapte inductantie gebruikt, Colpitts getapte capaciteit gebruikt.

(LC-oscillatorcircuit.)

• Colpitts-oscillatorcircuit

(een circuitdiagram van de Colpitts-oscillator)

Net als elk oscillatorcircuit dat lineaire golven produceert, is de aanwezigheid van een LC-resonant in het circuit verplicht. Uitzonderingen zijn echter de RC-oscillatoren die geen LC-resonantie nodig hebben in hun cursus.

Bovendien bereikt het gebruik van een versterkingsapparaat zoals de Bipolar Junction Transistor, een operationele versterker of Field-Effect Transistor de oscillatorfunctie. Belangrijk is dat condensatoren C1 en C2 een potentiaaldeler creëren. Als gevolg hiervan komt de frequentiestabiliteit op Colpitts van de afgetapte capaciteit. Deze afgetapte capaciteit in het tankcircuit is de bron van feedback.

Het is echter niet eenvoudig om een ​​stabiel circuit te bereiken, zelfs in een omgeving met temperatuurveranderingen. Daarom is het plaatsen van een weerstand(Re) in het parcours belangrijk. De weerstand helpt het circuit stabiel te houden en voorkomt dat het beschadigd raakt.

Ook is er een condensator (Ce) parallel aan de Re. De Ce-condensator fungeert als een bypass-condensator die een laag reactief pad naar het AC-versterkte signaal genereert. Bovendien creëert de spanningsdeler gevormd door R1 en R2 een transistorvoorspanning die de stroomstroom regelt.

Met name uit het schakelschema blijkt dat een RC-gekoppelde versterker een gemeenschappelijke emittertransistor heeft. De uitgang AC koppelcondensator blokkeert DC. Als resultaat geeft het een AC-pad van de collector naar het tankcircuit.

(LC-oscillator elektrisch circuit.)

Colpitts-oscillator werkt

Zodra de voeding is ingeschakeld, beginnen de condensatoren C1 en C2 op te laden. Onmiddellijk zijn deze condensatoren volledig opgeladen, ze beginnen een deel van hun vermogen te ontladen via spoel L1. Bijgevolg zorgt het ontlaadproces ervoor dat de tankcircuits gedempte harmonische oscillaties hebben.

Opnieuw produceert de oscillerende stroom een ​​wisselspanning over C1 en C2. Tijdens het ontlaadproces is er elektrostatische energie in de condensatoren. Deze energie zal in magnetische flux naar de inductor reizen, waardoor de inductor wordt opgeladen.

Evenzo, als de inductoren beginnen te ontladen, beginnen de condensatoren opnieuw op te laden. Dit continue proces van laden en ontladen genereert dan ook oscillaties. Gebruik de resonantiefrequentie van het circuit om de frequentie van deze trillingen te bepalen.

(PCB met gemonteerde oscillatoren)

Het tankcircuit werkt voornamelijk als het energieopslaggebied van het circuit dat wordt veroorzaakt door het constant laden en ontladen. Ook komt de vorming van het elektronische circuit van de tank voort uit het continu opladen en ontladen van de condensatoren en inductoren. Dit proces leidt tot de scheiding van het LC-netwerk.

Bovendien helpt het Barkhausen-stabiliteitscriterium om de continue ongedempte trillingen te berekenen. Voor aanhoudende oscillaties moet de volledige faseverschuiving echter 00 of 3600 zijn.

Berekeningen circuitformule

Vanuit het circuit worden beide condensatoren geaard of gecentreerd. Dus de feedbackspanning, spanning over C2, lees 1800, waarbij de uitgangsspanning wordt gecombineerd, wat de spanning over C1 is. Met name tussen de ingangsspanning en de uitgangsspanning produceert de common-emitter-transistor een faseverschuiving van 1800.

Belangrijk is dat de resonantiefrequentie wordt berekend met de formule;

ƒr=1/(2П√(L1*C))

waarbij f de resonantiefrequentie is. C=equivalente capaciteit van de C1 + C2 en L1 is de zelfinductie van de spoel.

En de berekening van C is van de formule

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

(een oscillator in een joystick-moederbord.)

3. Colpitts-oscillatordiagram

• Een op-amp gebruiken

(een Colpitts-oscillator die een op-amp gebruikt.)

De opstelling van een op-amp bevindt zich in een inverterende modus waarbij R1 de ingangsweerstand is en RF de feedbackweerstand. Met name de RF- en R1-individuele instelling van de op-amp-oscillatorversterking heeft grote voordelen. Belangrijk is dat de vergelijking A =-Rf/R1 berekent de versterking van een inverterende versterker.

Onthoud echter dat belangrijke elementen zoals de koppelcondensatoren en het tankcircuit geen invloed hebben op de versterking van de op-amp-versterker. Maar in transistorgebaseerde versies heeft elk onderdeel invloed op de versterking, vooral het elektronische circuit van de tank.

Merk op dat de frequentievergelijking, het werkingsprincipe en de operationele theorie van een op-amp-oscillator hetzelfde zijn als de transistorversies.

4. Colpitts-oscillatortoepassingen

• Ten eerste kan de oscillator een hoogfrequent sinusvormig uitgangssignaal genereren.
• Ten tweede kan de Colpitts-oscillator helpen bij mobiele en radio-ontwikkelingen.
• Ten derde:gebruik het in toepassingen waarbij een breed frequentiebereik moet worden gewijzigd.
• Het werkt ook perfect in toepassingen met frequente hoge en lage temperatuurveranderingen.
• Ten slotte werkt Colpitts goed in opstellingen waar ongedempte en continue oscillaties nodig zijn.

(een foto van een oscillatorkristal.)

5. Voordelen

• Een Colpitts produceert lineaire golven met een hoge trillingsfrequentie.
• Het oscillatorapparaat kan lage en hoge temperaturen aan.
• Als je variabele condensatoren gebruikt, kun je ook een gevarieerde frequentie bereiken.
• Het biedt veel componenten voor gebruik in een Colpitts-oscillatorcircuit.
• Bovendien heeft Colpitts een zeer stabiele oscillatiefrequentie.
• De oscillatie-amplitude van de uitgang blijft hetzelfde als het apparaat zich in een constant frequentiebereik bevindt.

(verschillende oscillatorkristallen.)

Samenvatting

Colpitts-oscillatoren bieden uitstekende eigenschappen waardoor ze een gebruiksvriendelijk, betrouwbaar elektronisch onderdeel zijn. Als u meer wilt weten over uw gerelateerde oscillatorprojecten, neem dan contact met ons op! Ons team beantwoordt graag al uw vragen.