Oscillatore Clapp: Formula della Frequenza e Diagramma del Circuito

Cos'è un oscillatore Clapp?

Un oscillatore Clapp (noto anche come oscillatore Gouriet) è un oscillatore elettronico LC che utilizza una combinazione specifica di un induttore e tre condensatori per stabilire la frequenza dell'oscillatore (vedi schema circuitale sottostante). Gli oscillatori LC utilizzano un transistor (o tubo a vuoto o altro elemento di guadagno) e una rete di retroazione positiva.

Un oscillatore Clapp è una variante dell'oscillatore Colpitts in cui viene aggiunto un condensatore aggiuntivo (C3) nella rete del serbatoio in serie con l'induttore, come mostrato nello schema circuitale sottostante.

A parte la presenza di un condensatore extra, tutti gli altri componenti e le loro connessioni rimangono simili al caso dell'oscillatore Colpitts.

Pertanto, il funzionamento di questo circuito è quasi identico a quello del Colpitts, dove il rapporto di retroazione governa la generazione e la sostenibilità delle oscillazioni. Tuttavia, la frequenza di oscillazione nel caso di un oscillatore Clapp è data da

Di solito, il valore di C3 è scelto per essere molto più piccolo degli altri due condensatori. Questo perché, a frequenze elevate, quanto più piccolo è C3, tanto più grande sarà l'induttore, il che facilita l'implementazione e riduce l'influenza dell'induttanza parassita.

Tuttavia, il valore di C3 deve essere scelto con estrema cura. Questo perché, se viene scelto troppo piccolo, non si genereranno oscillazioni poiché il ramo L-C non avrà una reattanza induttiva netta.

Tuttavia, qui va notato che quando C3 è scelto per essere più piccolo rispetto a C1 e C2, la capacità netta che governa il circuito dipenderà maggiormente da esso.

Pertanto, l'equazione per la frequenza può essere approssimata come

Inoltre, la presenza di questa capacità extra renderà l'oscillatore Clapp preferibile al Colpitts quando c'è bisogno di variare la frequenza, come nel caso dell'Oscillatore a Frequenza Variabile (VCO). Il motivo dietro ciò può essere spiegato come segue.

Nel caso dell'oscillatore Colpitts, i condensatori C1 e C2 devono essere variati per variare la loro frequenza di funzionamento. Tuttavia, durante questo processo, anche il rapporto di retroazione dell'oscillatore cambia, il che a sua volta influenza la forma d'onda in uscita.

Una soluzione a questo problema è rendere entrambi C1 e C2 fissi e ottenere la variazione di frequenza utilizzando un condensatore variabile separato.

Come si può intuire, questo è ciò che fa C3 nel caso dell'oscillatore Clapp, il che lo rende più stabile del Colpitts in termini di frequenza.

La stabilità di frequenza del circuito può essere ulteriormente aumentata racchiudendo l'intero circuito in una camera a temperatura costante e utilizzando un diodo Zener per garantire una tensione di alimentazione costante.

Inoltre, va notato che i valori dei condensatori C1 e C2 sono soggetti all'effetto delle capacità parassite, diversamente da C3.

Ciò significa che la frequenza risonante del circuito sarebbe influenzata dalle capacità parassite se si avesse un circuito con solo C1 e C2, come nel caso dell'oscillatore Colpitts.

Tuttavia, se c'è C3 nel circuito, allora i cambiamenti nei valori di C1 e C2 non varieranno la frequenza risonante molto, poiché il termine dominante sarebbe C3.

Inoltre, si osserva che gli oscillatori Clapp sono relativamente compatti poiché impiegano un condensatore relativamente piccolo per accordare l'oscillatore su una larga banda di frequenza. Questo perché, qui, anche un piccolo cambiamento nel valore della capacità varia la frequenza del circuito in misura significativa.

Inoltre, esibiscono un fattore Q elevato con un rapporto L/C elevato e una corrente circolante minore rispetto agli oscillatori Colpitts.

Infine, va notato che questi oscillatori sono altamente affidabili e pertanto vengono preferiti nonostante abbiano un range di frequenza operativa limitato.

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