Что такое генератор Клаппа?

Что такое генератор Клаппа?

Генератор Клаппа

Генератор Клаппа (также известный как генератор Гурие) — это LC-генератор, который использует определенную комбинацию индуктивности и трех конденсаторов для установки частоты генератора (см. схему ниже). LC-генераторы используют транзистор (или электронную лампу или другой элемент усиления) и сеть положительной обратной связи.

Генератор Клаппа является разновидностью генератора Колпитца с добавленным в цепь контура дополнительным конденсатором (C3), подключенным последовательно с индуктивностью, как показано на схеме ниже.

Помимо присутствия дополнительного конденсатора, все остальные компоненты и их соединения остаются аналогичными случаю генератора Колпитца.

Таким образом, работа этой схемы почти идентична работе генератора Колпитца, где коэффициент обратной связи управляет генерацией и поддержанием колебаний. Однако частота колебаний в случае генератора Клаппа определяется следующим образом:

Обычно значение C3 выбирается значительно меньшим, чем у двух других конденсаторов. Это связано с тем, что при высоких частотах, чем меньше C3, тем больше будет индуктивность, что облегчает реализацию и уменьшает влияние паразитной индуктивности.

Тем не менее, значение C3 следует выбирать с особой тщательностью. Это связано с тем, что если оно выбрано слишком малым, то колебания не будут генерироваться, так как L-C ветвь не будет иметь чисто индуктивного сопротивления.

Однако следует отметить, что когда C3 выбрано меньшим по сравнению с C1 и C2, общая емкость, управляющая цепью, будет зависеть от него в большей степени.

Таким образом, уравнение для частоты можно приближенно записать следующим образом:

Кроме того, наличие этого дополнительного конденсатора делает генератор Клаппа предпочтительнее генератора Колпитца, когда необходимо изменять частоту, как в случае с генератором переменной частоты (VCO). Причина этого объясняется следующим образом.

В случае генератора Колпитца, чтобы изменить частоту работы, необходимо изменять конденсаторы C1 и C2. Однако в процессе изменения этих конденсаторов также изменяется коэффициент обратной связи генератора, что, в свою очередь, влияет на его выходную форму сигнала.

Одним из решений этой проблемы является использование фиксированных значений C1 и C2, а изменение частоты достигается с помощью отдельного переменного конденсатора. Как можно догадаться, это именно то, что делает C3 в случае генератора Клаппа, что делает его более стабильным по частоте по сравнению с генератором Колпитца.

Вы можете дополнительно улучшить стабильность частоты схемы, поместив ее в термостатированную камеру и используя стабилитрон для поддержания постоянного напряжения питания. Кроме того, значения конденсаторов C1 и C2 подвержены влиянию паразитных емкостей, в отличие от C3.

Это означает, что резонансная частота схемы будет зависеть от паразитных емкостей, если бы в схеме были только C1 и C2, как в случае генератора Колпитца. Однако, если в схеме есть C3, то изменения значений C1 и C2 не будут сильно влиять на резонансную частоту, так как доминирующим станет C3.

Далее, замечено, что генераторы Клаппа являются сравнительно компактными, так как они используют относительно малый конденсатор для настройки генератора на широкую полосу частот. Это связано с тем, что даже небольшие изменения значения емкости могут существенно изменить частоту схемы.

Кроме того, они имеют высокий коэффициент добротности с высоким отношением L/C и меньшим циркулирующим током по сравнению с генераторами Колпитца. Наконец, следует отметить, что эти генераторы очень надежны и поэтому предпочитаются, несмотря на ограниченный диапазон рабочих частот.