Oscilador Colpitts: ¿Qué es? (Diagrama de circuito y Cómo calcular la frecuencia del oscilador Colpitts)

¿Qué es un Oscilador Colpitts?

Un Oscilador Colpitts es un tipo de oscilador LC. Los osciladores Colpitts fueron inventados por el ingeniero estadounidense Edwin H. Colpitts en 1918. Al igual que otros osciladores LC, los osciladores Colpitts utilizan una combinación de inductores (L) y condensadores (C) para producir una oscilación a una frecuencia determinada. La característica distintiva del oscilador Colpitts es que la retroalimentación para el dispositivo activo se toma de un divisor de tensión compuesto por dos condensadores en serie a través del inductor.

Eso suena... un poco confuso.

Así que vamos a ver un circuito de oscilador Colpitts para entender cómo funciona esto.

Circuito de Oscilador Colpitts

La Figura 1 muestra un oscilador Colpitts típico con un circuito de tanque. Un inductor L está conectado en paralelo a la combinación en serie de condensadores C1 y C2 (mostrado por el recuadro rojo).

Otros componentes en el circuito son los mismos que se encuentran en el caso de emisor común CE, que se polariza usando una red de divisor de tensión, es decir, RC es el resistor del colector, RE es el resistor del emisor que se utiliza para estabilizar el circuito, y los resistores R1 y R2 forman la red de divisor de tensión de polarización.

Además, los condensadores Ci y Co son los condensadores de acoplamiento de entrada y salida, mientras que el condensador del emisor CE es el condensador de derivación utilizado para derivar las señales AC amplificadas.

Aquí, cuando se enciende el suministro de energía, el transistor comienza a conducir, aumentando la corriente del colector IC debido a lo cual los condensadores C1 y C2 se cargan. Al adquirir la carga máxima posible, comienzan a descargarse a través del inductor L.

Durante este proceso, la energía electrostática almacenada en el condensador se convierte en flujo magnético, que se almacena dentro del inductor en forma de energía electromagnética.

A continuación, el inductor comienza a descargarse, lo que carga los condensadores nuevamente. Así, el ciclo continúa, lo que da lugar a las oscilaciones en el circuito de tanque.

Además, la figura muestra que la salida del amplificador aparece a través de C1 y, por lo tanto, está en fase con el voltaje del circuito de tanque y compensa la energía perdida reabasteciéndola.

Por otro lado, la tensión de retroalimentación al transistor se obtiene a través del condensador C2, lo que significa que la señal de retroalimentación está desfasada 180° respecto a la tensión en el transistor.

Esto se debe a que las tensiones desarrolladas en los condensadores C1 y C2 son opuestas en polaridad, ya que el punto donde se unen está a tierra.

Además, esta señal se le proporciona un desplazamiento de fase adicional de 180° por el transistor, lo que resulta en un desplazamiento de fase neto de 360° alrededor del bucle, satisfaciendo el criterio de desplazamiento de fase del principio de Barkhausen.

Frecuencia del Oscilador Colpitts

En esta etapa, el circuito puede actuar efectivamente como un oscilador produciendo oscilaciones sostenidas mediante la supervisión cuidadosa de la relación de retroalimentación dada por (C1 / C2). La frecuencia de tal Oscilador Colpitts depende de los componentes en su circuito de tanque y está dada por

Donde Ceff es la capacitancia efectiva de los condensadores expresada como