Colpitts Oscillator: Hvad er det? (Kredsløbsdiagram & hvordan man beregner frekvensen for en colpitts oscillator)

Hvad er en Colpitts Oscillator?

En Colpitts Oscillator er en type LC oscillator. Colpitts oscillators blev opfundet af den amerikanske ingeniør Edwin H. Colpitts i 1918. Som andre LC oscillators bruger Colpitts oscillators en kombination af induktiviteter (L) og kapacitorer (C) for at producere en oscillation ved en bestemt frekvens. Det karakteristiske ved Colpitts oscillator er, at feedback til det aktive komponent tages fra en spændingsdeler lavet af to kapacitorer i serie over induktoren.

Det lyder... lidt forvirrende.

Så lad os se på et Colpitts oscillator kredsløb for at forstå, hvordan dette fungerer.

Colpitts Oscillator Kredsløb

Figur 1 viser et typisk Colpitts oscillator med et tankkredsløb. En induktivitet L er forbundet parallel med den serie kombination af kapacitorer C1 og C2 (vist af den røde område).

Andre komponenter i kredsløbet er de samme som dem, der findes i tilfældet med common-emitter CE, som er biaset ved hjælp af en spændingsdeler netværk, dvs. RC er collector modstand, RE er emitter modstand, der bruges til at stabilisere kredsløbet, og modstanderne R1 og R2 danner spændingsdeler bias netværket.

Desuden er kapacitorerne Ci og Co input- og output-decoupling kapacitorer, mens emitter kapacitoren CE er bypass kapacitoren, der bruges til at bypassere de forstærkede AC signaler.

Her, når strømforsyningen slås til, begynder transistor at lede, hvilket øger collectorstrømmen IC, hvilket gør, at kapacitorerne C1 og C2 oplades. Når de har opnået den maksimale opladning, de kan, begynder de at aflade via induktoren L.

Under denne proces bliver den elektrostatiske energi, der er lagret i kapacitoren, konverteret til magnetisk flux, som er lagret inden for induktoren i form af elektromagnetisk energi.

Herefter begynder induktoren at aflade, hvilket oplader kapacitorerne igen. På samme måde fortsætter cyklussen, hvilket giver anledning til oscillationer i tankkredsløbet.

Yderligere viser figuren, at outputtet fra forstærkeren forekommer over C1 og er således i fase med tankkredsløbets spænding og udligner for den tabte energi ved at genopfylde den.

På den anden side, bliver spændings feedback til transistor taget over kapacitoren C2, hvilket betyder, at feedbacksignallet er ud af fase med spændingen ved transistor med 180o.

Dette skyldes, at spændingerne, der dannes over kapacitorerne C1 og C2, er modsat i polaritet, da punktet, hvor de mødes, er jordet.

Desuden gives dette signal en yderligere faseforskydning på 180o af transistor, hvilket resulterer i en nettofaseforskydning på 360o rundt om løbet, der opfylder Barkhausens princip.

Colpitts Oscillator Frekvens

På dette trin kan kredsløbet effektivt fungere som en oscillator, der producerer vedvarende oscillationer ved nøje at overvåge feedbackforholdet givet ved (C1 / C2). Frekvensen for en sådan Colpitts Oscillator afhænger af komponenterne i dens tankkredsløb og er givet ved

Hvor C