Oscilador Colpitts: Que é? (Diagrama de circuito e Como calcular a frecuencia do oscilador Colpitts)

Que é un oscilador de Colpitts?

Un oscilador de Colpitts é un tipo de oscilador LC. Os osciladores de Colpitts foron inventados polo enxeñeiro estadounidense Edwin H. Colpitts en 1918. Como outros osciladores LC, os osciladores de Colpitts utilizan unha combinación de inductores (L) e capacitores (C) para producir unha oscilación a unha determinada frecuencia. A característica distintiva do oscilador de Colpitts é que o retroalimentación para o dispositivo activo obtense dun divisor de tensión feito de dous capacitores en serie a través do inductor.

Iso soa... un pouco confuso.

Así que vexamos un circuito de oscilador de Colpitts para entender como funciona isto.

Circuíto de oscilador de Colpitts

A figura 1 amosa un oscilador de Colpitts típico cun circuito tanque. Un inductor L está conectado en paralelo á combinación en serie de capacitores C1 e C2 (mostrado pola envoltura vermella).

Os outros componentes no circuito son os mesmos que se atopan no caso de emisor común CE, que está polarizado usando unha rede de divisor de tensión, é dicir, RC é o resistor colector, RE é o resistor emisor que se usa para estabilizar o circuito, e os resistores R1 e R2 forman a rede de divisor de tensión de polarización.

Ademais, os capacitores Ci e Co son os capacitores de acoplamento de entrada e saída mentres que o capacitor emisor CE é o capacitor de derivación usado para derivar as señais AC amplificadas.

Aquí, cando se encende a alimentación, o transistor comeza a conducir, aumentando a corrente colector IC debido ao cal os capacitores C1 e C2 cargan. Ao adquirir a máxima carga posible, comezan a descargarse a través do inductor L.

Durante este proceso, a enerxía electrostática almacenada no capacitor convértese en fluxo magnético, que se almacena dentro do inductor na forma de enerxía electromagnética.

A continuación, o inductor comeza a descargarse, que carga os capacitores unha vez máis. De maneira semellante, o ciclo continua, o que dá lugar ás oscilacións no circuito tanque.

Ademais, a figura amosa que a saída do amplificador aparece a través de C1 e, polo tanto, está en fase coa tensión do circuito tanque e supre a enerxía perdida reabastecendo-a.

Por outro lado, a tensión de retroalimentación ao transistor obtense a través do capacitor C2, o que significa que a señal de retroalimentación está desfasada 180o coa tensión no transistor.

Isto debeuse ao feito de que as voltaxes desenvolvidas nos capacitores C1 e C2 son opostas en polaridade xa que o punto onde se xuntan está a terra.

Ademais, esta señal recibe un desprazamento de fase adicional de 180o polo transistor, o que resulta nun desprazamento de fase neto de 360o ao redor do bucle, satisfacendo o criterio de desprazamento de fase do principio de Barkhausen.

Frecuencia do oscilador de Colpitts

Nesta etapa, o circuito pode actuar eficazmente como un oscilador producindo oscilacións sostenidas mediante a monitorización cuidadosa da relación de retroalimentación dada por (C1 / C2). A frecuencia dun oscilador de Colpitts depende dos compoñentes no seu circuito tanque e está dada por

Onde Ceff é a capacitancia efectiva dos capacitores expresada como