Clapp Oscilátor: Frekvenční vzorec a vývod schématu obvodu

Co je Clappův oscilátor?

Clappův oscilátor (také známý jako Gourietův oscilátor) je LC elektronický oscilátor, který používá specifickou kombinaci cívek a tří kondenzátorů k nastavení frekvence oscilátoru (viz obvodový diagram níže). LC oscilátory využívají tranzistor (nebo vakuumovou láhev nebo jiný prvok s ziskem) a síť pozitivní zpětné vazby.

Clappův oscilátor je varianta Colpittsova oscilátoru, kde do tankového obvodu je přidán další kondenzátor (C3), který je sériově spojen s cívkou v tomto obvodu, jak je ukázáno na následujícím obvodovém diagramu.

Kromě přítomnosti dodatečného kondenzátoru zůstávají všechny ostatní komponenty a jejich spojení podobné, jako v případě Colpittsova oscilátoru.

Princip fungování tohoto obvodu je tedy téměř identický s Colpittsovým, kde poměr zpětné vazby ovlivňuje generování a udržení oscilací. Frekvence oscilace v případě Clappova oscilátoru je dána vztahem

Obvykle se hodnota C3 volí mnohem menší než hodnoty ostatních dvou kondenzátorů. Důvodem je, že při vyšších frekvencích, čím menší je C3, tím větší bude cívka, což usnadňuje implementaci a snižuje vliv vedlejší induktance.

Nicméně, hodnota C3 musí být zvolena s největší péčí. Pokud je zvolena příliš malá, pak se oscilace nebudou generovat, protože L-C větev nebude mít netočivý reaktanční odpor.

Avšak, pokud je C3 zvoleno menší v porovnání s C1 a C2, pak celková kapacitance, která určuje chování obvodu, bude více závislá na něm.

Tedy rovnice pro frekvenci lze aproximovat jako

Dále, přítomnost této dodatečné kapacity dělá z Clappova oscilátoru preferovanou variantu v porovnání s Colpittsovým, pokud je potřeba měnit frekvenci, jak je tomu v případě proměnnofrekvenčního oscilátoru (VCO). Důvod za tím lze vysvětlit následovně.

V případě Colpittsova oscilátoru je třeba změnit hodnoty kondenzátorů C1 a C2, aby bylo možné změnit jejich pracovní frekvenci. Během tohoto procesu se však i poměr zpětné vazby oscilátoru mění, což ovlivňuje jeho výstupní vlnovou formu.

Jedno řešení tohoto problému je, aby byly C1 a C2 pevné, zatímco variabilita frekvence je dosažena pomocí samostatného proměnného kondenzátoru.

Jak by se dalo tušit, toto je právě to, co C3 dělá v případě Clappova oscilátoru, což ho činí stabilnějším než Colpittsova vzhledem k frekvenci.

Frekvenční stabilita obvodu může být ještě více zvýšena umístěním celého obvodu do komory s konstantní teplotou a použitím Zenerovy diody, aby bylo zajištěno konstantní napětí zdroje.

Navíc je třeba poznamenat, že hodnoty kondenzátorů C1 a C2 jsou citlivé na vliv vedlejších kapacit, na rozdíl od C3.

To znamená, že rezonanční frekvence obvodu by byla ovlivněna vedlejšími kapacitami, pokud by se měl obvod s pouze C1 a C2, jak je tomu v případě Colpittsova oscilátoru.

Pokud v obvodu však existuje C3, pak změny hodnot C1 a C2 by neměly tak velký vliv na rezonanční frekvenci, protože dominantní termín by pak byl C3.

Dále, Clappovy oscilátory jsou srovnatelně kompaktní, protože používají relativně malý kondenzátor k ladění oscilátoru v širokém frekvenčním pásmu. To proto, že i malá změna hodnoty kapacity značně mění frekvenci obvodu.

Navíc mají vysoký faktor Q s vysokým poměrem L/C a nižším proudem v obvodu v porovnání s Colpittsovými oscilátory.

Nakonec, je třeba poznamenat, že tyto oscilátory jsou velmi spolehlivé a proto jsou upřednostňovány, i když mají omezený rozsah pracovní frekvence.

Prohlášení: Respektujte původ, doba články jsou hodné sdílení, pokud dojde k porušení autorských práv, prosím, kontaktujte nás pro jejich odstranění.