Wat is een Clapp Oscillator?

Wat is een Clapp-oscillator?

Clapp-oscillator

Een Clapp-oscillator (ook bekend als Gouriet-oscillator) is een LC-elektronische oscillator die gebruik maakt van een specifieke combinatie van een spoel en drie condensatoren om de frequentie van de oscillator in te stellen (zie het schema hieronder). LC-oscillatoren gebruiken een transistor (of vacuümbuiz of ander versterkingselement) en een positief feedbacknetwerk.

Een Clapp-oscillator is een type Colpitts-oscillator met een extra condensator (C3) toegevoegd in serie met de spoel in het tankcircuit, zoals getoond in het schema hieronder.

Behalve de aanwezigheid van de extra condensator blijven alle andere componenten en hun verbindingen gelijk aan die in het geval van de Colpitts-oscillator.

Dus, het werking van dit circuit is bijna identiek aan die van de Colpitts, waarbij de feedbackverhouding de generatie en duurzaamheid van de oscillaties bepaalt. Echter, de frequentie van oscillatie in het geval van een Clapp-oscillator wordt gegeven door

Meestal wordt de waarde van C3 gekozen om veel kleiner te zijn dan de andere twee condensatoren. Dit komt omdat, bij hogere frequenties, hoe kleiner C3, hoe groter de spoel, wat de implementatie vergemakkelijkt en de invloed van parasitaire inductiviteit vermindert.

Nevetheless, de waarde van C3 moet met uiterste zorg worden gekozen. Dit is omdat, als het te klein wordt gekozen, de oscillaties niet zullen worden gegenereerd, omdat de L-C-tak geen netto inductieve reactantie zal hebben.

Echter, hierbij moet worden opgemerkt dat wanneer C3 kleiner wordt gekozen in vergelijking met C1 en C2, de netto-capaciteit die het circuit beheerst meer afhankelijk zal zijn van C3.

Dus kan de vergelijking voor de frequentie benaderd worden als

Bovendien zal de aanwezigheid van deze extra capaciteit de Clapp-oscillator voordeliger maken ten opzichte van de Colpitts wanneer er behoefte is aan variëren van de frequentie, zoals bij een Variabele Frequentie Oscillator (VCO). De reden hiervoor kan als volgt worden uitgelegd.

In het geval van de Colpitts-oscillator moeten de condensatoren C1 en C2 worden gewijzigd om hun werkingsfrequentie te variëren. Tijdens dit proces verandert echter ook de feedbackverhouding van de oscillator, wat op zijn beurt de uitgangswaveform beïnvloedt.

Een oplossing voor dit probleem is om zowel C1 als C2 vast te laten zijn, terwijl de variatie in frequentie wordt bereikt door middel van een aparte variabele condensator. Zoals te verwachten, doet C3 dit in het geval van de Clapp-oscillator, waardoor het stabieler is dan de Colpitts in termen van frequentie.

U kunt de frequentiestabiliteit van het circuit verder verbeteren door het in een temperatuurgecontroleerde kamer te plaatsen en een Zenerdiode te gebruiken om een constante voedingsspanning te handhaven. Bovendien worden de waarden van condensatoren C1 en C2 beïnvloed door parasitaire capaciteiten, in tegenstelling tot C3.

Dit betekent dat de resonantiefrequentie van het circuit zou worden beïnvloed door de parasitaire capaciteiten als men een circuit had met alleen C1 en C2, zoals in het geval van de Colpitts-oscillator. Echter, als er C3 in het circuit is, dan zouden de veranderingen in de waarden van C1 en C2 de resonantiefrequentie niet veel variëren, omdat de dominante term dan C3 zou zijn.

Daarnaast zien we dat Clapp-oscillatoren relatief compact zijn, omdat ze een relatief kleine condensator gebruiken om de oscillator over een breed frequentiegebied af te stemmen. Dit komt omdat hier zelfs een lichte verandering in de waarde van de capaciteit de frequentie van het circuit sterk varieert.

Bovendien vertonen ze een hoge Q-factor met een hoog L/C-verhouding en minder circulerende stroom in vergelijking met Colpitts-oscillatoren. Ten slotte moet worden opgemerkt dat deze oscillatoren zeer betrouwbaar zijn en daarom worden voorgetrokken, ondanks een beperkt frequentiebereik.