Clapp Oscillator: Frekvensformel och kretsdiagram

Vad är en Clapp-oscillator?

En Clapp-oscillator (även känd som en Gouriet-oscillator) är en LC-elektronisk oscillator som använder en specifik kombination av en spole och tre kondensatorer för att ställa in oscillatorns frekvens (se circuitschemat nedan). LC-oscillatorer använder en transistor (eller vakuumrör eller annan förstärkningsenhet) och ett positivt återkopplingsnätverk.

En Clapp-oscillator är en variant av en Colpitts-oscillator där en ytterligare kondensator (C3) läggs till i tankcirkuiten för att vara i serie med spolen i den, som visas i circuitschemat nedan.

Förutom närvaron av en extra kondensator är alla andra komponenter och deras anslutningar liknande dem i fallet med Colpitts-oscillatorn.

Därför är arbetssättet hos denna krets nästan identiskt med det hos Colpitts, där återkopplingsförhållandet styr genereringen och upprätthållandet av oscillationerna. Dock ges frekvensen för oscillation i fallet med en Clapp-oscillator av

Vanligtvis väljs värdet på C3 att vara mycket mindre än de andra två kondensatorerna. Detta beror på att vid högre frekvenser, ju mindre C3, desto större blir spolen, vilket underlättar implementeringen samt minskar påverkan av oönskad induktans.

Ändå måste värdet på C3 väljas med största omsorg. Detta beror på att om det väljs att vara mycket litet, så kommer inte oscillationerna att genereras eftersom L-C grenen misslyckas med att ha en nettoreaktivitetsinduktans.

Men här bör det noteras att när C3 väljs att vara mindre i jämförelse med C1 och C2, kommer den totala kapacitansen som styr kretsen att vara mer beroende av det.

Så ekvationen för frekvensen kan approximeras som

Vidare gör närvaron av denna extra kapacitans Clapp-oscillatorn föredragbar över Colpitts när det finns behov av att variera frekvensen, vilket är fallet med Variabel Frekvens Oscillator (VCO). Anledningen bakom detta kan förklaras som följer.

I fallet med Colpitts-oscillatorn måste kondensatorerna C1 och C2 varieras för att variera deras frekvens. Under denna process ändras dock även återkopplingsförhållandet för oscillatorn, vilket i sin tur påverkar dess utdataform.

Ett lösning på detta problem är att göra både C1 och C2 fast i naturen samtidigt som variationen i frekvens uppnås genom en separat variabel kondensator.

Som kan gissas, är det detta som C3 gör i fallet med Clapp-oscillatorn, vilket i sin tur gör den mer stabil än Colpitts i termer av frekvens.

Frekvensstabiliteten i kretsen kan ökas ännu mer genom att hela kretsen placeras i en kammer med konstant temperatur och genom att använda en Zener-diod för att säkerställa konstant strömavspänning.

Utöver detta bör det noteras att värdena för kondensatorerna C1 och C2 är utsatta för effekten av oönskade kapacitanser, vilket inte är fallet med C3.

Detta betyder att resonansfrekvensen i kretsen skulle påverkas av oönskade kapacitanser om man hade en krets med bara C1 och C2, som i fallet med Colpitts-oscillatorn.

Men om det finns C3 i kretsen, då skulle förändringarna i värdena för C1 och C2 inte variera resonansfrekvensen så mycket, eftersom dominerande termen då skulle vara C3.

Nästa, ses att Clapp-oscillatorer är relativt kompakta eftersom de använder en relativt liten kondensator för att justera oscillatorn över en bred frekvensband. Detta beror på att även en liten förändring i kapacitansvärdet varierar frekvensen i kretsen till stor del.

Vidare visar de en hög Q-faktor med en hög L/C-förhållande och mindre cirkulerande ström jämfört med Colpitts-oscillatorer.

Till sist bör det noteras att dessa oscillatorer är mycket pålitliga och därför föredras trots att de har en begränsad frekvensomfattning.

Ut