Co je Clapp Oscillator?

Co je Clappův oscilátor?

Clappův oscilátor

Clappův oscilátor (také známý jako Gourietův oscilátor) je LC elektronický oscilátor, který používá specifickou kombinaci cívek a tří kondenzátorů pro nastavení frekvence oscilátoru (viz obvodový diagram níže). LC oscilátory používají tranzistor (nebo vakuovou láhev nebo jiný prvek s ziskem) a síť pozitivní zpětné vazby.

Clappův oscilátor je typ Colpittsova oscilátoru s dodatečným kondenzátorem (C3) přidáním do série s cívkou v rezonančním obvodu, jak je vidět na obvodovém diagramu níže.

Kromě přítomnosti dodatečného kondenzátoru zůstávají všechny ostatní komponenty a jejich spojení podobné jako u Colpittsova oscilátoru.

Princip fungování tohoto obvodu je tedy téměř identický s Colpittsovým, kde poměr zpětné vazby určuje generování a udržení oscilací. Nicméně frekvence oscilace u Clappova oscilátoru je dána vztahem

Obvykle se hodnota C3 volí mnohem menší než hodnoty ostatních dvou kondenzátorů. Důvodem je, že při vyšších frekvencích, čím menší bude C3, tím větší bude cívka, což usnadňuje implementaci a snižuje vliv stranických induktancí.

Nicméně, hodnotu C3 je třeba volit s největší péčí. Pokud je zvolena příliš malá, pak se oscilace nebudou generovat, protože L-C větev nebude mít netto induktivní reaktance.

Je však třeba poznamenat, že pokud je C3 zvoleno menší v porovnání s C1 a C2, pak celková kapacitance, která ovlivňuje obvod, bude více závislá na něm.

Tedy rovnice pro frekvenci lze aproximovat jako

Dále, přítomnost této dodatečné kapacity dělá Clappův oscilátor preferovanějším než Colpitts, když je potřeba měnit frekvenci, jak je tomu u Variabilního Frekvenčního Oscilátoru (VCO). Důvod za tímto je následující.

U Colpittsova oscilátoru je třeba měnit kapacity C1 a C2, aby se změnila jejich pracovní frekvence. Během tohoto procesu se však i poměr zpětné vazby oscilátoru mění, což ovlivňuje jeho výstupní vlnovou formu.

Jedním z řešení tohoto problému je, aby byly C1 a C2 pevně stanoveny, zatímco variabilita frekvence je dosažena pomocí samostatného proměnného kondenzátoru.Jak by se dalo odhadnout, toto je právě to, co C3 dělá v případě Clappova oscilátoru, což ho činí stabilnějším než Colpittse vzhledem k frekvenci.

Stabilitu frekvence obvodu můžete dále zlepšit umístěním obvodu do tepelně kontrolované komory a použitím Zenerovy diody pro udržení konstantního napětí zásobování.Navíc, hodnoty kondenzátorů C1 a C2 jsou ovlivněny stranickými kapacitami, na rozdíl od C3.

To znamená, že rezonanční frekvence obvodu by byla ovlivněna stranickými kapacitami, pokud by se měl obvod s pouze C1 a C2, jak je tomu u Colpittsova oscilátoru.Pokud však je v obvodu C3, pak změny hodnot C1 a C2 by nezměnily rezonanční frekvenci tak silně, protože dominantní člen by byl C3.

Dále je vidět, že Clappovy oscilátory jsou srovnatelně kompaktní, protože používají relativně malý kondenzátor k ladění oscilátoru v širokém frekvenčním pásmu. To proto, že i mírná změna hodnoty kapacity značně mění frekvenci obvodu.

Dále mají vysoký faktor Q s vysokým poměrem L/C a nižším okruhovým proudem v porovnání s Colpittsovými oscilátory.Nakonec je třeba poznamenat, že tyto oscilátory jsou velmi spolehlivé a proto jsou upřednostňovány, i přes omezený rozsah pracovní frekvence.