Hvad er en Clapp Oscillator?

Hvad er en Clapp Oscillator?

Clapp Oscillator

En Clapp oscillator (også kendt som en Gouriet oscillator) er en LC elektronisk oscillator, der bruger en bestemt kombination af en induktor og tre kondensatorer for at sætte oscillatorens frekvens (se kredsløbsdiagram nedenfor). LC oscillatorer bruger en transistor (eller vakuumrør eller anden forstærkningsenhed) og et positiv feedback netværk.

En Clapp oscillator er en type Colpitts oscillator med en ekstra kondensator (C3) tilføjet i serie med induktoren i tankkredsløbet, som vist i kredsløbsdiagrammet nedenfor.

Bortset fra tilstedeværelsen af den ekstra kondensator, er alle andre komponenter og deres forbindelser lignende dem i tilfældet med Colpitts oscillator.

Derfor er arbejdet i dette kredsløb næsten identisk med det i Colpitts, hvor feedbackforholdet styrer genereringen og vedligeholdelsen af oscillationerne. Dog er frekvensen af oscillation i tilfældet med en Clapp oscillator givet ved

Normalt vælges værdien af C3 meget mindre end de to andre kondensatorer. Dette skyldes, at ved højere frekvenser, jo mindre C3, des større vil induktoren være, hvilket letter implementeringen samt reducerer indflydelsen af strømmeinduktans.

Alligevel skal værdien af C3 vælges med stor omhu. Dette skyldes, at hvis den vælges meget lille, så vil ikke oscillationerne dannes, da L-C grenen ikke vil have en netto induktiv reaktans.

Dog skal det bemærkes, at når C3 vælges mindre i forhold til C1 og C2, vil den samlede kapacitance, der styrer kredsløbet, være mere afhængig af den.

Således kan ligningen for frekvensen approksimeres som

Desuden gør tilstedeværelsen af denne ekstra kapacitance Clapp oscillator foretrukket over Colpitts, når der er behov for at variere frekvensen, som er tilfældet med Variable Frequency Oscillator (VCO). Årsagen hertil kan forklares som følger.

I tilfældet med Colpitts oscillator, skal kondensatorerne C1 og C2 variere for at ændre deres arbejdsfrekvens. Imidlertid ændrer også feedbackforholdet for oscillator under denne proces, hvilket påvirker dens udgangsbølgeform.

En løsning på dette problem er at lave både C1 og C2 fast, mens variationen i frekvens opnås ved hjælp af en separat variabel kondensator. Som kunne gættes, er det præcis, hvad C3 gør i tilfældet med Clapp oscillator, hvilket gør den mere stabil end Colpitts i forhold til frekvens.

Du kan yderligere forbedre kredsløbets frekvensstabilitet ved at placere det i en temperaturkontrolleret kammer og bruge en Zener diode til at opretholde en konstant strømforsyning. Desuden påvirkes værdierne af kondensatorerne C1 og C2 af strømkapacitancer, hvilket ikke er tilfældet for C3.

Dette betyder, at resonanfrekvensen i kredsløbet ville blive påvirket af strømkapacitancer, hvis man havde et kredsløb med kun C1 og C2, som i tilfældet med Colpitts oscillator. Men hvis der er C3 i kredsløbet, vil ændringer i værdierne af C1 og C2 ikke variere resonanfrekvensen meget, da den dominante term så vil være C3.

Næste, ses det, at Clapp oscillatorer er sammenlignet set kompakte, da de anvender en relativt lille kondensator til at justere oscillator over et bredt frekvensområde. Dette skyldes, at selv en lille ændring i kapacitansværdien varierer frekvensen i kredsløbet betydeligt.

Desuden har de en høj Q-faktor med et højt L/C-forhold og mindre cirkulerende strøm sammenlignet med Colpitts oscillatorer. Til sidst bør det bemærkes, at disse oscillatorer er højt pålidelige og derfor foretrukket, trods et begrænset frekvensområde for drift.