Colpitts-oskillaattori: Mikä se on? (Piirikaavio & Kuinka laskea Colpitts-oskillaattorin taajuus)

Mikä on Colpittsin värähtin

Colpittsin värähtin on tyyppi LC värähtimestä. Colpittsin värähdin keksi amerikkalainen insinööri Edwin H. Colpitts vuonna 1918. Muun kuin LC-värähtimien tavoin, Colpittsin värähdin käyttää yhdistelmää induktorista (L) ja kapasitorista (C) tuottamaan värähtelyyn tietyllä taajuudella. Colpittsin värähtimen erityispiirre on, että aktiivisen laitteen palautetta otetaan kahdesta sarjassa kytketystä kapasitorista, jotka sijaitsevat induktorin yli.

Tämä kuulostaa... hieman sekavalta.

Katsotaanpa Colpittsin värähtimen piiri, jotta ymmärtäisimme, miten tämä toimii.

Colpittsin värähtimen piiri

Kuva 1 näyttää tyypillisen Colpittsin värähtimen tankkipiirin kanssa. Induktori L on kytketty rinnan sarjakytkettyjen kapasitorien C1 ja C2 (punaisella alueella oleva).

Muut komponentit piirissä ovat samat kuin yhteinen-emitteri CE, joka on virrannut jännitejakaja -verkon avulla, eli RC on keräilijäresistori, RE on emitteriresistori, jota käytetään piirin vakauttamiseen, ja resistorit R1 ja R2 muodostavat jännitejakajan virrantarpeen.

Lisäksi kapasitorit Ci ja Co ovat syöttö- ja ulostulo-dekuplauskapasitorit, kun taas emitterikapasitori CE on ohituskapasitori, jota käytetään amplitoidun AC-signaalin ohittamiseen.

Kun virtalähde kytketään päälle, transistori alkaa johtaa, lisäämällä keräilijävirran IC, jolloin kapasitorit C1 ja C2 alkaa varautua. Kun ne saavuttavat maksimivarauksen, ne alkavat purkautua induktorin L kautta.

Tässä prosessissa kapasitorin sähköstatiikkaenergia muuntuu magneettiseksi fluxiksiksi, joka tallennetaan induktoriin elektromagneettisen energian muodossa.

Sitten induktori alkaa purkautua, mikä varautuu kapasitoreihin uudelleen. Vastaavasti sykli jatkuu, mikä aiheuttaa värähtelyitä tankkipiirissä.

Lisäksi kuva osoittaa, että vahvistimen ulostulo ilmenee C1:n yli, joten se on vaihesuhteessa tankkipiirin jännitteen kanssa ja korvaa häviämän uudelleen tarjoamalla sen.

Toisaalta jännitteellä transistorille annetaan palautetta C2:n yli, mikä tarkoittaa, että palautteena oleva signaali on vaihesuhteessa 180° transistorin jännitteen kanssa.

Tämä johtuu siitä, että kapasitoreiden C1 ja C2 välille syntynyttä jännitettä ovat vastakkaisia polaarisuudessa, koska piste, jossa ne liittyvät, on maassa.

Lisäksi tälle signaalille transistori antaa lisävaihesiirron 180°, mikä tuloksena on nettovaihesiirto 360° silmukan ympäri, täyttäen Barkhausenin periaatteen vaihesiirtokriteerin.

Colpittsin värähtimen taajuus

Tässä vaiheessa piiri voi toimia tehokkaasti värähtimenä tuottamalla pitkäkestoisia värähtelyitä huolellisesti valmistelemalla palautusosamäärää (C1