อะไรคือ Clapp Oscillator

Clapp Oscillator คืออะไร?

Clapp Oscillator

Clapp oscillator (หรือเรียกว่า Gouriet oscillator) เป็นวงจร LC electronic oscillator ที่ใช้การผสมผสานของอินดักเตอร์และตัวเก็บประจุสามตัวเพื่อกำหนดความถี่ของวงจร (ดูแผนภาพวงจรด้านล่าง) วงจร LC oscillator ใช้ทรานซิสเตอร์ (หรือหลอดสุญญากาศหรือองค์ประกอบที่ให้ゲイン) และเครือข่ายป้อนกลับบวก

Clapp oscillator เป็นประเภทหนึ่งของ Colpitts oscillator ที่มีตัวเก็บประจุเพิ่มเติม (C3) ต่อแบบอนุกรมกับอินดักเตอร์ในวงจร Tank circuit ตามที่แสดงในแผนภาพวงจรด้านล่าง

นอกเหนือจากตัวเก็บประจุเพิ่มเติมแล้ว ส่วนประกอบอื่น ๆ และการเชื่อมต่อจะคล้ายคลึงกับ Colpitts oscillator

ดังนั้น การทำงานของวงจรนี้จะเหมือนกับ Colpitts โดยที่อัตราส่วนป้อนกลับควบคุมการสร้างและการคงอยู่ของสัญญาณรบกวน แต่ความถี่ของการสั่นในกรณีของ Clapp oscillator จะกำหนดโดย

โดยทั่วไป ค่าของ C3 จะเลือกให้น้อยกว่าตัวเก็บประจุสองตัวอื่น ๆ นั่นเป็นเพราะที่ความถี่สูง ยิ่ง C3 น้อย อินดักเตอร์จะใหญ่ขึ้น ทำให้ง่ายต่อการดำเนินการและลดผลกระทบของ stray inductance

อย่างไรก็ตาม ค่าของ C3 ควรเลือกอย่างระมัดระวัง หากเลือกค่าน้อยเกินไป สัญญาณรบกวนจะไม่สามารถสร้างได้ เนื่องจาก L-C branch จะไม่มี reactance แบบอิน덕ทีฟรวม

อย่างไรก็ตาม เมื่อ C3 เลือกให้น้อยกว่า C1 และ C2 capacitance รวมที่ควบคุมวงจรจะขึ้นอยู่กับ C3 มากขึ้น

ดังนั้น สมการสำหรับความถี่สามารถประมาณได้ว่า

นอกจากนี้ การมีตัวเก็บประจุเพิ่มเติมจะทำให้ Clapp oscillator มีความเหมาะสมกว่า Colpitts เมื่อมีความต้องการในการเปลี่ยนแปลงความถี่ เช่น ในกรณีของ Variable Frequency Oscillator (VCO) สาเหตุที่อยู่เบื้องหลังนี้สามารถอธิบายได้ดังนี้

ในกรณีของ Colpitts oscillator ตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ต้องปรับเปลี่ยนเพื่อเปลี่ยนความถี่ของการทำงาน แต่ระหว่างกระบวนการนี้ อัตราส่วนป้อนกลับของวงจรจะเปลี่ยนแปลง ทำให้ส่งผลต่อสัญญาณเอาต์พุต

วิธีแก้ไขปัญหานี้คือการทำให้ C1 และ C2 เป็นค่าคงที่และใช้ตัวเก็บประจุแปรผันแยกต่างหากในการเปลี่ยนแปลงความถี่ ซึ่ง C3 ใน Clapp oscillator ทำหน้าที่นี้ ทำให้มีความเสถียรมากกว่า Colpitts ในแง่ของความถี่

คุณสามารถปรับปรุงความเสถียรของความถี่ของวงจรโดยวางวงจรในห้องควบคุมอุณหภูมิและใช้ไดโอด Zener เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าคงที่ นอกจากนี้ ค่าของตัวเก็บประจุ C1 และ C2 จะได้รับผลกระทบจาก stray capacitances ต่างจาก C3

นั่นหมายความว่า ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรจะได้รับผลกระทบจาก stray capacitances หากมีวงจรที่มีแค่ C1 และ C2 อย่างในกรณีของ Colpitts oscillator แต่ถ้ามี C3 ในวงจร ความเปลี่ยนแปลงของค่า C1 และ C2 จะไม่ส่งผลต่อความถี่เรโซแนนซ์มากนัก เนื่องจากเทอมหลักจะเป็น C3

ต่อมา เราพบว่า Clapp oscillators มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นเนื่องจากใช้ตัวเก็บประจุขนาดเล็กในการปรับความถี่ครอบคลุมช่วงความถี่ที่กว้าง นั่นเป็นเพราะแม้แต่การเปลี่ยนแปลงค่าของ capacitance นิดหน่อยก็จะทำให้ความถี่ของวงจรเปลี่ยนแปลงมาก

นอกจากนี้ พวกเขายังมี Q factor สูงด้วยอัตราส่วน L/C ที่สูงและกระแสไหลเวียนน้อยกว่า Colpitts oscillators ท้ายที่สุด ต้องทราบว่าเหล่านี้ oscillator มีความน่าเชื่อถือสูงและได้รับความนิยมแม้ว่าจะมีช่วงความถี่การทำงานที่จำกัด