The elektroniskā shēma kas rada periodiski svārstīgu elektronisko signālu, piemēram, sinusoidālu, kvadrātveida vilni vai jebkuru citu vilni, sauc par elektronisko oscilatoru. Oscilatorus var klasificēt dažādos veidos, pamatojoties uz to izejas frekvenci. Elektroniskos oscilatorus var saukt par ar spriegumu vadāmi oscilatori jo to svārstību biežumu var kontrolēt pēc ieejas sprieguma. Galvenie elektroniskie sprieguma kontrolētie oscilatori var tikt uzskatīti par diviem veidiem, proti: lineārais un nelineārais oscilators.
Elektroniskais oscilators
Nelineāros oscilatorus izmanto, lai radītu ne-sinusoidālas izejas viļņu formas. Lineāros oscilatorus izmanto sinusoidālu izejas viļņu formu ražošanai, un tos tālāk klasificē daudzos veidos, piemēram, atgriezeniskās saites oscilators, negatīvās pretestības oscilators, Colpitts oscilators, Hartley oscilators, Armstrong oscilators, fāzes nobīdes oscilators, Clapp oscilators, aizkaves līnijas oscilators, Pierce oscilators, Vīnes tilta oscilators, Robinsona oscilators utt. Šajā konkrētajā rakstā mēs apspriežam vienu no daudzajiem lineāro oscilatoru ķēžu veidiem, proti, Colpitts oscilatoru.
Colpitts oscilators
Oscilators ir pastiprinātājs ar pozitīvu atgriezenisko saiti, un tas noteikti pārveido līdzstrāvas ieejas signālu maiņstrāvas izejas viļņu formā mainīgas frekvences piedziņa un noteiktu izejas viļņa formu (piemēram, sinusa vai kvadrātveida viļņu utt.), ievades signāla vietā izmantojot pozitīvo atgriezenisko saiti. Oscilatori, kas savā ķēdē izmanto induktoru L un kondensatoru C, sauc par LC oscilatoru, kas ir lineārā oscilatora tips.
Colpitts oscilators
LC oscilatorus var konstruēt, izmantojot dažādas metodes. Labi zināmie LC oscilatori ir Hārtlija un Colpitts oscilatori. Starp šiem diviem bieži izmantotais dizains ir Colpitts oscilators, kuru 1918. gadā izstrādāja amerikāņu inženieris Edvins H Kolpitts un kurš to nosauca.
Colpitts oscilatoru teorija
Tas sastāv no tvertnes ķēdes, kas ir LC rezonanses apakšķēde, kas izgatavota no diviem sērijveida kondensatoriem, kas savienoti paralēli induktoram, un svārstību biežumu var noteikt, izmantojot šo kondensatoru un tvertnes ķēdes induktora vērtības.
Šis oscilators visos aspektos ir gandrīz līdzīgs Hārtlija oscilatoram, tāpēc to sauc par Hārtlija oscilatora elektrisko duālu un ir paredzēts augstas frekvences sinusoidālu svārstību ģenerēšanai ar radio frekvencēm, kas parasti svārstās no 10 KHz līdz 300 MHz. Galvenā atšķirība starp šiem diviem oscilatoriem ir tā, ka tā izmanto pieskāriena kapacitāti, bet Hārtlija oscilators - pieskaramo induktivitāti.
Colpitts oscilatoru ķēde
Katrā citā oscilatoru ķēdē, kas ģenerē sinusoidālas viļņu formas, tiek izmantota LC rezonanses ķēde, izņemot dažas elektroniskās shēmas, piemēram, RC oscilatorus, Wien-Robinson oscilatoru un dažus kristāla oscilatorus, kuriem šim nolūkam nav vajadzīgas papildu induktivitātes.
Colpitts oscilatora shēma
To var realizēt, izmantojot pastiprināšanas ierīci, piemēram, Bipolārā savienojuma tranzistors (BJT) , operatīvais pastiprinātājs un lauka tranzistors (FET) tāpat kā citos LC oscilatoros. Kondensatori C1 un C2 veido potenciālu dalītāju, un šo tvertnes ķēdē izmantoto kapacitāti var izmantot kā atgriezeniskās saites avotu, un šo iestatījumu var izmantot, lai nodrošinātu labāku frekvences stabilitāti salīdzinājumā ar Hārtlija oscilatoru, kurā atgriezeniskās saites iestatīšanai tiek izmantota pieskarotā induktivitāte.
Re rezistors iepriekšminētajā ķēdē nodrošina ķēdes stabilizāciju pret temperatūras izmaiņām. Kondensators Ce, kas savienots ķēdē, kas ir paralēla Re, nodrošina zemu reaktīvo ceļu uz pastiprināto maiņstrāvas signālu, kas darbojas kā Apvedceļa kondensators . The Rezistori R1 un R2 veido ķēdes sprieguma dalītāju un nodrošina tranzistora aizspriedumus. Ķēde sastāv no a RC savienots pastiprinātājs ar kopēju izstarotāja konfigurācijas tranzistoru. Savienojuma kondensators Coutblocks DC, nodrošinot maiņstrāvas ceļu no kolektora līdz tvertnes ķēdei.
Kolpitts oscilators darbojas
Kad barošanas avots ir ieslēgts, kondensatori C1 un C2, kas parādīti iepriekš minētajā ķēdē, sāk uzlādēt un pēc tam, kad kondensatori ir pilnībā uzlādējušies, kondensatori sāk izlādēties caur induktoru L1 ķēdē, izraisot slāpētas harmoniskas svārstības tvertnes ķēdē.
Tvertnes ķēde ar kondensatoriem un induktoriem
Tādējādi mainīgo spriegumu visā C1 un C2 rada svārstību strāva tvertnes ķēdē. Kamēr šie kondensatori tiek pilnībā izlādēti, kondensatoros saglabātā elektrostatiskā enerģija tiek pārnesta magnētiskās plūsmas veidā uz induktoru un tādējādi induktors tiek uzlādēts.
Līdzīgi, kad induktors sāk izlādēties, kondensatori atkal sāk uzlādēt, un šis enerģijas uzlādes un kondensatoru un induktora izlādes process turpina izraisīt svārstību rašanos, un šo svārstību biežumu var noteikt, izmantojot tvertnes ķēdes rezonanses frekvenci, kas sastāv no: induktors un kondensatori. Šī tvertnes ķēde tiek uzskatīta par enerģijas rezervuāru vai enerģijas krātuvi. Tas ir saistīts ar biežu enerģijas uzlādi un induktora izlādi, kondensatoriem, kas ir LC tīkla daļa, kas veido tvertnes ķēdi.
Nepārtrauktas neierobežotas svārstības var iegūt pēc Barkhauzena kritērija. Ilgstošām svārstībām kopējai fāzes nobīdei jābūt 3600 vai 00. Iepriekš minētajā ķēdē, jo divi kondensatori C1 un C2 ir centrā pieskārieni un iezemēti, spriegums pāri kondensatoram C2 (atgriezeniskais spriegums) ir 1800 ar spriegumu pāri kondensatoram C1 (izejas spriegums). ). Kopējais izstarojošais tranzistors rada 1800 fāzes nobīdi starp ieejas un izejas spriegumu. Tādējādi no Barkhauzena kritērija mēs varam iegūt nemazinātas nepārtrauktas svārstības.
Rezonanses frekvenci dod
=r = 1 / (2П√ (L1 * C))
Kur ƒr ir rezonanses frekvence
C ir tvertnes ķēdes C1 un C2 sērijas kombinācijas ekvivalenta kapacitāte
Tas tiek dots kā
C = (C1 * C2) / ((C1 + C2))
L1 apzīmē spoles pašinduktivitāti.
Colpitts oscilatora pielietojums
- To izmanto sinusoidālu izejas signālu ģenerēšanai ar ļoti augstām frekvencēm.
- Colpitts oscilatoru, izmantojot SAW ierīci, var izmantot kā atšķirīgo sensoru tips piemēram, temperatūras sensors . Tā kā šajā ķēdē izmantotā ierīce ir ļoti jutīga pret traucējumiem, tā sajūt tieši no tās virsmas.
- To bieži izmanto lietojumos, kuros ir iesaistīts ļoti plašs frekvenču diapazons.
- Izmanto lietojumiem, kuru darbībai ir vajadzīgas neierobežotas un nepārtrauktas svārstības.
- Šis oscilators ir vēlams situācijās, kad tas paredzēts bieži izturēt augstu un zemu temperatūru.
- Šī oscilatora kombināciju ar dažām ierīcēm (tvertnes ķēdes vietā) var izmantot, lai panāktu lielisku temperatūras stabilitāti un augstu frekvenci.
- To izmanto mobilo un radiosakari .
- Tam ir daudz lietojumu, ko izmanto komerciāliem mērķiem.
Tādējādi šajā rakstā īsi aplūkots Colpitts oscilators, Colpitts oscilatora teorija, darbība un pielietojums kopā ar tā tvertnes ķēdi bezmaksas elektronisko projektu komplekti . Lai iegūtu vairāk informācijas par Colpitts oscilatoru, lūdzu, ievietojiet savus jautājumus, komentējot tālāk.
Foto kredīti:
- Colpitts oscilatoru ķēde shēma šodien
- Tvertnes ķēde ar kondensatoriem un induktoriem makerf
- Elektroniskais oscilators hswstatic
- Colpitts oscilators ar elektronika
