Cosa è un oscillatore Clapp?

Cos'è un oscillatore Clapp?

Oscillatore Clapp

Un oscillatore Clapp (noto anche come oscillatore Gouriet) è un oscillatore elettronico LC che utilizza una combinazione specifica di un induttore e tre condensatori per stabilire la frequenza dell'oscillatore (vedi schema del circuito sottostante). Gli oscillatori LC utilizzano un transistor (o una valvola o altro elemento di guadagno) e una rete di retroazione positiva.

Un oscillatore Clapp è un tipo di oscillatore Colpitts con un condensatore aggiuntivo (C3) in serie con l'induttore nel circuito risonante, come mostrato nello schema del circuito sottostante.

A parte la presenza del condensatore aggiuntivo, tutti gli altri componenti e le loro connessioni rimangono simili a quelli dell'oscillatore Colpitts.

Pertanto, il funzionamento di questo circuito è quasi identico a quello del Colpitts, dove il rapporto di retroazione governa la generazione e la sostenibilità delle oscillazioni. Tuttavia, la frequenza di oscillazione nel caso dell'oscillatore Clapp è data da

Di solito, il valore di C3 viene scelto molto più piccolo rispetto agli altri due condensatori. Questo perché, a frequenze elevate, quanto più piccolo è C3, tanto più grande sarà l'induttore, il che facilita l'implementazione e riduce l'influenza dell'induttanza parassita.

Tuttavia, il valore di C3 deve essere scelto con estrema cura. Questo perché, se viene scelto troppo piccolo, le oscillazioni non si genereranno poiché il ramo L-C non avrà una reattanza induttiva netta.

Tuttavia, qui è importante notare che quando C3 viene scelto più piccolo rispetto a C1 e C2, la capacitance netta che governa il circuito dipenderà maggiormente da esso.

Pertanto, l'equazione per la frequenza può essere approssimata come

Inoltre, la presenza di questa capacitance aggiuntiva rende l'oscillatore Clapp preferibile al Colpitts quando c'è bisogno di variare la frequenza, come nel caso degli oscillatori a frequenza variabile (VCO). Il motivo di ciò può essere spiegato come segue.

Nel caso dell'oscillatore Colpitts, i condensatori C1 e C2 devono essere variati per variare la loro frequenza di funzionamento. Tuttavia, durante questo processo, anche il rapporto di retroazione dell'oscillatore cambia, il che a sua volta influenza la forma d'onda di uscita.

Una soluzione a questo problema è rendere C1 e C2 fissi e ottenere la variazione della frequenza utilizzando un condensatore variabile separato.Come potrebbe essere intuito, questo è ciò che fa C3 nel caso dell'oscillatore Clapp, il che lo rende più stabile rispetto al Colpitts in termini di frequenza.

È possibile migliorare ulteriormente la stabilità della frequenza del circuito posizionandolo in una camera a temperatura controllata e utilizzando una diodo Zener per mantenere costante la tensione di alimentazione.Inoltre, i valori dei condensatori C1 e C2 sono influenzati dalle capacitance parassite, a differenza di C3.

Questo significa che la frequenza risonante del circuito sarebbe influenzata dalle capacitance parassite se si avesse un circuito solo con C1 e C2, come nel caso dell'oscillatore Colpitts.Tuttavia, se c'è C3 nel circuito, le variazioni nei valori di C1 e C2 non altererebbero molto la frequenza risonante, poiché il termine dominante sarebbe C3.

Successivamente, si osserva che gli oscillatori Clapp sono relativamente compatti poiché utilizzano un condensatore relativamente piccolo per tarare l'oscillatore su una vasta banda di frequenza. Ciò avviene perché, qui, anche una leggera variazione del valore della capacitance modifica la frequenza del circuito in misura significativa.

Inoltre, esibiscono un fattore Q elevato con un rapporto L/C elevato e una corrente circolante minore rispetto agli oscillatori Colpitts.Infine, è importante notare che questi oscillatori sono altamente affidabili e pertanto sono preferiti nonostante abbiano un intervallo limitato di frequenza di funzionamento.