Oscillatore di Colpitts: Cos'è? (Diagramma del circuito e come calcolare la frequenza dell'oscillatore di Colpitts)

Cosa è un Oscillatore Colpitts?

Un Oscillatore Colpitts è un tipo di oscillatore LC. Gli oscillatori Colpitts sono stati inventati dall'ingegnere americano Edwin H. Colpitts nel 1918. Come altri oscillatori LC, gli oscillatori Colpitts utilizzano una combinazione di induttori (L) e condensatori (C) per produrre un'oscillazione ad una certa frequenza. La caratteristica distintiva dell'oscillatore Colpitts è che il feedback per il dispositivo attivo viene preso da un divisore di tensione costituito da due condensatori in serie attraverso l'induttore.

Questo può sembrare... un po' confuso.

Quindi, esaminiamo un circuito di oscillatore Colpitts per capire come funziona.

Circuito dell'Oscillatore Colpitts

La Figura 1 mostra un tipico oscillatore Colpitts con un circuito a serbatoio. Un induttore L è collegato in parallelo alla combinazione in serie dei condensatori C1 e C2 (indicati dalla scatola rossa).

Gli altri componenti del circuito sono gli stessi che si trovano nel caso di un CE (common-emitter), che è polarizzato tramite una rete a divisore di tensione, ovvero Rc è il resistore del collettore, Re è il resistore dell'emettitore utilizzato per stabilizzare il circuito, e i resistori R1 e R2 formano la rete a divisore di tensione.

Inoltre, i condensatori Ci e Co sono i condensatori di decoupling di ingresso e uscita, mentre il condensatore dell'emettitore Ce è un condensatore di bypass utilizzato per bypassare i segnali AC amplificati.

Qui, quando l'alimentazione viene accesa, il transistor inizia a condurre, aumentando la corrente del collettore Ic, a causa della quale i condensatori C1 e C2 si caricano. Una volta raggiunta la carica massima possibile, iniziano a scaricarsi attraverso l'induttore L.

Durante questo processo, l'energia elettrostatica immagazzinata nei condensatori viene convertita in flusso magnetico, che viene immagazzinato all'interno dell'induttore sotto forma di energia elettromagnetica.

Successivamente, l'induttore inizia a scaricarsi, ricaricando nuovamente i condensatori. In questo modo, il ciclo continua, generando le oscillazioni nel circuito a serbatoio.

Inoltre, la figura mostra che l'uscita dell'amplificatore appare attraverso C1 e quindi è in fase con la tensione del circuito a serbatoio, fornendo l'energia persa risupplendola.

D'altra parte, il feedback di tensione al transistor viene ottenuto attraverso il condensatore C2, il che significa che il segnale di feedback è fuori fase con la tensione al transistor di 180°.

Questo è dovuto al fatto che le tensioni sviluppate sui condensatori C1 e C2 sono opposte in polarità, poiché il punto in cui si uniscono è a massa.

Inoltre, questo segnale viene fornito con un ulteriore spostamento di fase di 180° dal transistor, il che risulta in uno spostamento di fase netto di 360° intorno al loop, soddisfacendo il criterio di spostamento di fase del principio di Barkhausen.

Frequenza dell'Oscillatore Colpitts

A questo punto, il circuito può agire efficacemente come un oscillatore producendo oscillazioni sostenute monitorando attentamente il rapporto di feedback dato da (C1 / C2). La frequenza di tale Oscillatore Colpitts dipende dai componenti nel suo circuito a serbatoio ed è data da

Dove Ceff è la capacitanza effettiva dei condensatori espressa come

Di conseguenza, questi oscillatori possono essere sintonizzati variando la loro induttanza o la capacitanza. Tuttavia, la variazione di L non fornisce una variazione liscia.

Di solito, vengono sintonizzati variando le capacit