Oscilador Clapp: Fórmula de Frequência e Diagrama do Circuito

O que é um Oscilador Clapp?

Um oscilador Clapp (também conhecido como oscilador Gouriet) é um oscilador eletrônico LC que usa uma combinação particular de um indutor e três capacitores para definir a frequência do oscilador (veja o diagrama do circuito abaixo). Os osciladores LC usam um transistor (ou válvula ou outro elemento de ganho) e uma rede de realimentação positiva.

Um oscilador Clapp é uma variação de um oscilador Colpitts onde um capacitor adicional (C3) é adicionado ao circuito de tanque em série com o indutor nele, conforme mostrado no diagrama do circuito abaixo.

Além da presença de um capacitor extra, todos os outros componentes e suas conexões permanecem semelhantes ao caso do oscilador Colpitts.

Portanto, o funcionamento deste circuito é quase idêntico ao do Colpitts, onde a razão de realimentação governa a geração e sustentação das oscilações. No entanto, a frequência de oscilação no caso de um oscilador Clapp é dada por

Geralmente, o valor de C3 é escolhido para ser muito menor do que os outros dois capacitores. Isso ocorre porque, em frequências mais altas, quanto menor o C3, maior será o indutor, o que facilita a implementação e reduz a influência da indutância parasita.

No entanto, o valor de C3 deve ser escolhido com extrema cautela. Isso ocorre porque, se for escolhido muito pequeno, as oscilações não serão geradas, pois o ramo L-C falhará em ter uma reatância indutiva líquida.

No entanto, aqui é importante notar que, quando C3 é escolhido para ser menor em comparação com C1 e C2, a capacitância líquida que governa o circuito será mais dependente dele.

Assim, a equação para a frequência pode ser aproximada por

Além disso, a presença desta capacitância extra torna o oscilador Clapp preferível ao Colpitts quando há necessidade de variar a frequência, como no caso do Oscilador de Frequência Variável (VCO). A razão por trás disso pode ser explicada da seguinte forma.

No caso do oscilador Colpitts, os capacitores C1 e C2 precisam ser variados para variar sua frequência de operação. No entanto, durante esse processo, até mesmo a razão de realimentação do oscilador muda, o que, por sua vez, afeta sua onda de saída.

Uma solução para esse problema é tornar tanto C1 quanto C2 fixos, enquanto a variação na frequência é alcançada usando um capacitor variável separado.

Como poderia ser suposto, isso é o que o C3 faz no caso do oscilador Clapp, o que, por sua vez, o torna mais estável em termos de frequência em comparação com o Colpitts.

A estabilidade de frequência do circuito pode ser ainda mais aumentada encerrando todo o circuito em uma câmara com temperatura constante e usando um diodo Zener para garantir tensão de alimentação constante.

Além disso, é importante notar que os valores dos capacitores C1 e C2 são propensos ao efeito de capacitâncias parasitas, diferentemente de C3.

Isso significa que a frequência de ressonância do circuito seria afetada pelas capacitâncias parasitas, se houvesse um circuito apenas com C1 e C2, como no caso do oscilador Colpitts.

No entanto, se houver C3 no circuito, então as mudanças nos valores de C1 e C2 não variariam muito a frequência de ressonância, pois o termo dominante seria C3.

Em seguida, observa-se que os osciladores Clapp são comparativamente compactos, pois empregam um capacitor relativamente pequeno para sintonizar o oscilador em uma faixa de frequência ampla. Isso ocorre porque, aqui, mesmo uma pequena mudança no valor da capacitância varia a frequência do circuito em grande medida.

Além disso, eles exibem um fator Q elevado com uma alta relação L/C e corrente circulante menor em comparação com os osciladores Colpitts.

Por fim, é importante notar que esses osciladores são altamente confiáveis e, portanto, são preferidos, apesar de terem um alcance limitado de frequência de operação.

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