Oscil·lador de Colpitts: Què és? (Diagrama de circuit i Com calcular la freqüència de l'oscil·lador de Colpitts)
Què és un Oscil·lador de Colpitts?
Un Oscil·lador de Colpitts és un tipus d'oscil·lador LC. Els oscil·ladors de Colpitts van ser inventats per l'enginyer americà Edwin H. Colpitts el 1918. Com en altres oscil·ladors LC, els oscil·ladors de Colpitts utilitzen una combinació d'inductòries (L) i condensadors (C) per produir una oscil·lació a una determinada freqüència. La característica distintiva de l'oscil·lador de Colpitts és que la retroalimentació per al dispositiu actiu es pren d'un divisor de tensió format per dos condensadors en sèrie a través de l'inductòria.
Això soa... una mica confús.
Així que analitzem un circuit d'oscil·lador de Colpitts per entendre com funciona.
Circuit d'Oscil·lador de Colpitts
La Figura 1 mostra un oscil·lador de Colpitts típic amb un circuit de tanca. Una inductòria L està connectada en paral·lel a la combinació en sèrie dels condensadors C1 i C2 (mostrats per l'enclosa vermella).
Els altres components del circuit són els mateixos que en el cas de l'emissor comú (CE), que està polaritzat mitjançant una xarxa de divisor de tensió, és a dir, RC és el resistor del colector, RE és el resistor de l'emissor que s'utilitza per estabilitzar el circuit, i els resistors R1 i R2 formen la xarxa de divisor de tensió de polarització.
Més endavant, els condensadors Ci i Co són els condensadors de decoblament d'entrada i sortida, mentre que el condensador de l'emissor CE és el condensador de passa-altes que s'utilitza per passar les senyals AC amplificades.
Aquí, quan la font d'alimentació s'activa, el transistor comença a conduir, augmentant la corrent del colector IC, a causa de la qual els condensadors C1 i C2 es carreguen. Un cop han assolit la càrrega màxima possible, comencen a descarregar-se a través de l'inductòria L.
Durant aquest procés, l'energia electroestàtica emmagatzemada en el condensador es converteix en flux magnètic, que es desa dins de l'inductòria en forma d'energia electromagnètica.
A continuació, l'inductòria comença a descarregar-se, el que torna a carregar els condensadors. Així, el cicle continua, generant oscil·lacions en el circuit de tanca.
Més endavant, la figura mostra que la sortida de l'amplificador apareix a través de C1 i, per tant, està en fase amb la tensió del circuit de tanca i compensa l'energia perduda reabastint-la.
D'altra banda, la retroalimentació de tensió al transistor es pren a través del condensador C2, el que significa que la senyal de retroalimentació està fora de fase amb la tensió al transistor en 180°.
Això és degut al fet que les tensions desenvolupades a través dels condensadors C1 i C2 són oposades en polaritat, ja que el punt on es connecten està a terra.
Més endavant, aquesta senyal se li proporciona un desplaçament de fase addicional de 180° pel transistor, el que resulta en un desplaçament de fase net de 360° al voltant del bucle, satisfent el criteri de desplaçament de fase del principi de Barkhausen.
Freqüència de l'Oscil·lador de Colpitts
En aquest estadi, el circuit pot funcionar efectivament com un oscil·lador produint oscil·lacions sostenides monitorant atentament la raó de retroalimentació donada per (C1 / C2). La freqüència d'aquest Oscil·lador de Colpitts depèn dels components en el seu circuit de tanca i es dóna per
On Ceff és la capacitància efectiva dels condensadors expressada com
Com a resultat, aquests oscil·ladors es poden ajustar variar-ne la inductància o la capacitància. No obstant això, la variació de L no produeix una variació suau.
Per tant, solen ajustar-se variar-ne la capacitància, que generalment està enganxada, de manera que un canvi en qualsevol d'elles canvia les dues. No obstant això, el procés és tedios i requereix un condensador de gran valor.
Així, els oscil·ladors de Colpitts rarament es prefereixen en aplicacions on la freqüència varia, però són més populars com a oscil·ladors de freqüència fixa degut al seu disseny simple.
Més endavant, ofereixen millor estabilitat que els Oscil·ladors de Hartley ja que estan exemptes de l'efecte d'inductància mútua present entre els dos inductors en aquest últim cas.
A part de l'Oscil·lador de Colpitts basat en BJT mostrat, també es poden realitzar utilitzant valvules o FET (Transistor d'Efecte de Camp) o Op-Amp.
La Figura 2 mostra aquest
