Clapp Oscillator: Frekvensformel og kredsløbsdiagram

Hvad er en Clapp Oscillator?

En Clapp oscillator (også kendt som en Gouriet oscillator) er en LC elektronisk oscillator, der bruger en bestemt kombination af en induktor og tre kondensatorer for at sætte oscillatorens frekvens (se kredsløbsdiagram nedenfor). LC oscillatorer bruger en transistor (eller vakuumrør eller anden forstærkningsenhed) og et positivt feedbacknetværk.

En Clapp oscillator er en variation af en Colpitts oscillator, hvor en ekstra kapacitor (C3) er tilføjet i tankkredsløbet for at være i serie med induktoren i det, som vist på kredsløbsdiagrammet nedenfor.

Ud over tilstedeværelsen af en ekstra kapacitor, forbliver alle andre komponenter og deres forbindelser ligesom ved en Colpitts oscillator.

Derfor er arbejdsmåden i dette kredsløb næsten identisk med den i en Colpitts, hvor feedbackforholdet styrer opbygningen og vedligeholdelsen af oscillerne. Dog er frekvensen af oscillerne i tilfældet med en Clapp oscillator givet ved

Normalt vælges værdien af C3 at være meget mindre end de to andre kapacitorer. Dette skyldes, at ved højere frekvenser, jo mindre C3, jo større vil induktoren være, hvilket letter implementeringen samt reducerer indflydelsen af strømende induktance.

Alligevel skal værdien af C3 vælges med stor omhu. Dette skyldes, at hvis den vælges for lille, vil oscillerne ikke dannes, da L-C grenen vil mislykkes med at have en netto induktiv reaktans.

Her er det dog vigtigt at bemærke, at når C3 vælges til at være mindre i forhold til C1 og C2, vil den samlede kapacitance, der styrer kredsløbet, være mere afhængig af den.

Således kan ligningen for frekvensen approksimeres som

Yderligere gør tilstedeværelsen af denne ekstra kapacitance Clapp oscillator foretrækkelig over Colpitts, når der er behov for at variere frekvensen, som er tilfældet med Variable Frequency Oscillator (VCO). Grunden bag dette kan forklares som følger.

I tilfældet med en Colpitts oscillator, skal kapacitorerne C1 og C2 variere for at variere deres arbejdsfrekvens. Imidlertid ændres også feedbackforholdet i oscillatoren under denne proces, hvilket påvirker dens udgangssignal.

En løsning på dette problem er at lave både C1 og C2 faste, mens frekvensvariationen opnås ved hjælp af en separat variabel kapacitor.

Som kunne forventes, er dette, hvad C3 gør i tilfældet med en Clapp oscillator, hvilket gør den mere stabil end en Colpitts i forhold til frekvens.

Frekvensstabiliteten af kredsløbet kan yderligere øges ved at omslutte hele kredsløbet i en kammer med konstant temperatur og ved at bruge en Zener diode for at sikre konstant spænding.

Desuden er det vigtigt at bemærke, at værdierne af kapacitorerne C1 og C2 er udsat for effekten af strømende kapacitancer, imod C3.

Dette betyder, at resonansfrekvensen i kredsløbet ville blive påvirket af strømende kapacitancer, hvis man havde et kredsløb kun med C1 og C2, som i tilfældet med en Colpitts oscillator.

Men hvis der er C3 i kredsløbet, vil ændringer i værdierne af C1 og C2 ikke variere resonansfrekvensen meget, da den dominante term så ville være C3.

Næste, ses det, at Clapp oscillatorer er forholdsvis kompakte, da de anvender en relativt lille kapacitor for at justere oscillator over en bred frekvensbånd. Dette skyldes, at her, selv en let ændring i kapacitanceværdien varierer frekvensen i kredsløbet betydeligt.

Yderligere viser de en høj Q-faktor med en høj L/C-forhold og mindre cirkulerende strøm sammenlignet med Colpitts oscillatorer.

Til sidst er det vigtigt at bemærke, at disse oscillatorer er højt pålidelige og derfor foretrukket, trods en begrænset frekvensområde.

Erklæring: Respektér det originale, godt artikler fortjener at deles, hvis der er krænkelse kontakt os for sletning.