Co to jest oscylator Clappa?

Co to jest oscylator Clappa?

Oscylator Clappa

Oscylator Clappa (znany również jako oscylator Gouriet) to LC oscylator elektroniczny, który wykorzystuje specyficzną kombinację cewki i trzech kondensatorów do ustawienia częstotliwości oscylatora (patrz schemat obwodu poniżej). Oscylatory LC używają tranzystora (lub lampy próżniowej lub innego elementu wzmacniającego) oraz sieci sprzężenia dodatniego.

Oscylator Clappa to rodzaj oscylatora Colpitta z dodatkowym kondensatorem (C3) połączonym szeregowo z cewką w obwodzie rezonansowym, jak pokazano na schemacie obwodu poniżej.

Pomijając obecność dodatkowego kondensatora, wszystkie inne komponenty i ich połączenia pozostają podobne do tych w przypadku oscylatora Colpitta.

Dlatego działanie tego obwodu jest prawie identyczne z tym, co dotyczy oscylatora Colpitta, gdzie stosunek sprzężenia zwrotnego kieruje generacją i utrzymaniem drgań. Jednak częstotliwość drgań w przypadku oscylatora Clappa jest określona przez

Zwykle wartość C3 wybiera się tak, aby była znacznie mniejsza od pozostałych dwóch kondensatorów. Dzieje się tak, ponieważ przy wyższych częstotliwościach, im mniejsza jest wartość C3, tym większa będzie cewka, co ułatwia implementację i zmniejsza wpływ indukcyjności pobocznej.

Niezależnie od tego, wartość C3 należy wybierać z najwyższą starannością. Wynika to z faktu, że jeśli zostanie ona wybrana jako bardzo mała, to drgania nie będą generowane, ponieważ gałąź L-C nie będzie miała całkowitej indukcyjności reaktywnej.

Jednak należy zauważyć, że gdy C3 jest wybierane jako mniejsze w porównaniu z C1 i C2, całkowita pojemność rządząca obwodem będzie bardziej zależna od niego.

W związku z tym równanie dla częstotliwości można przybliżyć jako

Dodatkowo, obecność tej dodatkowej pojemności sprawia, że oscylator Clappa jest preferowany nad oscylatorem Colpitta, gdy istnieje potrzeba zmiany częstotliwości, jak w przypadku Zmiennego Oscylatora Częstotliwości (VCO). Powód tego można wyjaśnić następująco.

W przypadku oscylatora Colpitta, kondensatory C1 i C2 muszą być zmieniane, aby zmienić ich częstotliwość pracy. Jednak w trakcie tego procesu, nawet stosunek sprzężenia zwrotnego oscylatora się zmienia, co wpływa na jego falę wyjściową.

Jednym z rozwiązań tego problemu jest uczynienie zarówno C1, jak i C2 stałe, jednocześnie osiągając zmianę częstotliwości za pomocą oddzielnego zmiennego kondensatora. Jak można przypuszczać, to właśnie robi C3 w przypadku oscylatora Clappa, co sprawia, że jest on bardziej stabilny niż oscylator Colpitta pod względem częstotliwości.

Można dalej poprawić stabilność częstotliwości obwodu, umieszczając go w komorze o sterowanej temperaturze i używając diody Zennera do utrzymania stałego napięcia zasilania. Dodatkowo, wartości kondensatorów C1 i C2 są wpływane przez pojemności poboczne, w przeciwieństwie do C3.

To oznacza, że częstotliwość rezonansowa obwodu byłaby wpływana przez pojemności poboczne, gdyby miał on tylko C1 i C2, jak w przypadku oscylatora Colpitta. Jednak, jeśli w obwodzie jest C3, to zmiany wartości C1 i C2 nie wpłyną znacząco na częstotliwość rezonansową, ponieważ dominującym składnikiem będzie C3.

Następnie, widzimy, że oscylatory Clappa są porównywalnie kompaktowe, ponieważ wykorzystują stosunkowo mały kondensator do strojenia oscylatora w szerokim paśmie częstotliwości. Wynika to z faktu, że nawet niewielka zmiana wartości pojemności powoduje znaczne wahania częstotliwości obwodu.

Dodatkowo, mają wysoki współczynnik Q z wysokim stosunkiem L/C i mniejszym prądem obiegowym w porównaniu z oscylatorami Colpitta. Na koniec, należy zauważyć, że te oscylatory są bardzo niezawodne, dlatego są preferowane, mimo ograniczonego zakresu częstotliwości pracy.