Mi az a Clapp-oszcillátor?

Mi a Clapp-oszcillátor?

Clapp-oszcillátor

A Clapp-oszcillátor (más néven Gouriet-oszcillátor) egy LC-elektronikus oszcillátor, amely különleges kombinációban használ egy induktív elemet és három kondenzátort az oszcillátor frekvenciájának beállításához (lásd alábbi ábrát). Az LC-oszcillátorok tranzisztorral (vagy vakuumröhren vagy más erősítő elemmel) és pozitív visszacsatolási hálózattal működnek.

A Clapp-oszcillátor egy olyan Colpitts-oszcillátor típusa, amelyben egy további kondenzátor (C3) kerül sorosan az induktív elemmel a rezgéscircuitbe, ahogy az az alábbi ábrán látható.

Kivéve ezt a további kondenzátort, az összes többi komponens és kapcsolata hasonló marad, mint a Colpitts-oszcillátor esetében.

Ezért ez a kör működése szinte megegyezik a Colpitts-oszcillátor működésével, ahol a visszacsatolási arány irányítja az oszcillációk generálását és fenntartását. Azonban a Clapp-oszcillátor esetében az oszcilláció frekvenciája a következő képlettel adható meg:

Általában a C3 értékét sokkal kisebbnek választják, mint a másik két kondenzátort. Ez azért van, mert magasabb frekvenciákon, minél kisebb a C3, annál nagyobb lehet az induktív elem, ami megkönnyíti a megvalósítást, valamint csökkenti a szórási induktív elem hatását.

Azonban a C3 értékét nagyon óvatosan kell megválasztani. Ha túlságosan kisre állítjuk, akkor az oszcillációk nem keletkeznek, mivel az L-C ág nem fog rendelkezni netto induktív reaktancsal.

Azonban itt megjegyezzük, hogy ha a C3-t kisebbnek választjuk, mint a C1-et és a C2-t, akkor a kör netto kapacitása nagyobban függ majd tőle.

Tehát a frekvencia képlete közelítőleg a következőképpen írható fel:

Továbbá, a további kapacitás jelenléte miatt a Clapp-oszcillátor előnyös lehet a Colpitts-oszcillátorhoz képest, amikor szükség van a frekvencia változtatására, mint például a Változó Frekvenciájú Oszcillátor (VCO) esetében. A magyarázat a következő.

A Colpitts-oszcillátor esetében a C1 és C2 kondenzátorokat kell változtatni a működési frekvencia változtatásához. Ennek során azonban a visszacsatolási arány is megváltozik, ami hatással van a kimeneti hullámformára.

Ehhez a problémához egy megoldás, hogy mind a C1-et, mind a C2-t rögzítettnek tegyük, és a frekvencia változtatását egy külön változó kondenzátor segítségével érezzük el. Ahogyan sejtethető, ez az, amit a C3 tesz a Clapp-oszcillátor esetében, ami aztán a frekvenciában nagyobb stabilitást jelent, mint a Colpitts-oszcillátor esetén.

A kör frekvencia-stabilitását tovább javíthatjuk, ha hőmérséklettől izolált kamrát használunk, és Zener-diodot alkalmazunk a konstans tápegység biztosításához. Továbbá a C1 és C2 kondenzátorok értékei a szórási kapacitások hatására változnak, míg a C3-nak nincs ilyen hatása.

Ez azt jelenti, hogy a kör rezgésciklusfrekvenciája a szórási kapacitások hatására befolyásolódna, ha csak C1 és C2 lenne a körben, mint a Colpitts-oszcillátor esetében. Azonban, ha a C3 is a körben van, akkor a C1 és C2 értékeinek változása nem befolyásolná jelentősen a rezgésciklusfrekvenciát, mivel a domináns tényező a C3 lenne.

Továbbá, a Clapp-oszcillátorok viszonylag kompaktek, mivel kis méretű kondenzátort használnak a széles frekvenciasáv finomhangolásához. Ez azért van, mert még a kondenzátor értékének apró változása is jelentősen befolyásolja a kör frekvenciáját.

Továbbá, magas Q-tényezőt mutatnak, nagy L/C arány mellett és kevesebb cirkuláló árammal, mint a Colpitts-oszcillátorok. Végül megjegyzendő, hogy ezek az oszcillátorok nagyon megbízhatóak, és ennek ellenére előnyben részesítik őket, bár korlátozott frekvenciasávban működnek.