Colpitts осцилляторы: Бұл не? (Схема және Colpitts осцилляторының частотасын қалай есептеу)

Колпіттс осцилляторы неңізі?

Колпіттс осцилляторы LC осцилляторының бір түрі. Колпіттс осцилляторларды 1918 жылы америкалық инженер Едвин Х. Колпіттс ойлап табған. Басқа LC осцилляторлар сияқты, Колпіттс осцилляторлар L (индуктор) және C (конденсатор) комбинациясын пайдаланып, белгілі бір частотада осцилляция алуға болады. Колпіттс осцилляторының маңызды өзіндік қасиеті – активті құрылғы үшін фидбэк індеттері екі конденсатордың сериялық байланысында алынатын вольтаж бөлгішінен алынады.

Бұл ... кейде түсініксіз көрінеді.

Демек, Колпіттс осцилляторының схемасын қарау арқылы бұл қалай ишлейтінін түсінеміз.

Колпіттс осцилляторының схемасы

Сурет 1 типті Колпіттс осцилляторы мен танк схемасын көрсетеді. Индуктор L параллельде сериялық байланыстағы конденсаторлар C1 және C2 (қызыл рамкамен көрсетілген) мен бірге байланысты. Схемадағы басқа компоненттер CE (common-emitter) схемасындағыдей, R1 және R2 резисторлары вольтаж бөлгішін құрайды, RC - коллектор резисторы, RE - эмиттер резисторы, CI және CO - вход және шығыс декуплинг конденсаторлары, ал CE - AC сигналдарын байпас ету үшін пайдаланылады.

Ток көрсеткіші үшін, транзистор Ic өсіп, C1 және C2 конденсаторлары зарядталады. Максималды заряд алынғаннан кейін, олар L индукторы арқылы заряды босатады. Бұл процессте конденсаторларда сакталған электростатикалық энергия индукторда магниттік потенциал ретінде сакталады. Келесінде, индуктор заряды босатып, конденсаторлар қайта зарядталады. Сондықтан, танк схемасында осцилляция пайда болады.

Осы суретте, амплитификатордың шығысы C1 арқылы көрсетіледі, сондықтан танк схемасының вольтажына фазасы бірдей. Бірақ, транзисторға берілетін фидбэк C2 конденсаторы арқылы алынатындыктан, ол 180 градусқа фазасы бірдей болады.

Бұл негізінен C1 және C2 конденсаторларының полярлық қарама-қаршылығына байланысты, себебі олардың қосылуының нүктесі жерге қосылатындықтан. Осы сигнал транзистор арқылы қосымша 180 градус фазасымен өзгереді, сондықтан циклдік өзгерістің жалпы фазасы 360 градус болады, Баркхаузен принципінің фазасы критериясын қанағаттандырады.

Колпіттс осцилляторының частотасы

Бұл этапта, схема (C1 / C2) фидбэк қатынасын ұстану арқылы уақытша осцилляцияларды өндіру үшін қолданылады. Колпіттс осцилляторының частотасы танк схемасындагы компоненттерге байланысты болады және мына формуламен өлшенеді:

Мұнда Ceff - конденсаторлардың эффективті капаситивтілігі, мына формуламен өлшенеді:

Сонымен, бұл осцилляторлардың частотасы L немесе C параметрлерін өзгертуді арқылы нақтылауға болады. Бірақ, L параметрін өзгерту жұмыс істейді, бірақ жұлдыздық өзгерістері жоқ.

Сонымен, олар адатта C параметрлерін өзгертуді қолданады, бұлар әдетте ганжыланған, сондықтан бірінің өзгеруі екіні де өзгертеді. Бірақ, бұл процесс қиын және өзекті үлкен капаситивтілік конденсатор қажет. Сондықтан, Колпіттс осцилляторлары частотасы өзгеретін қолданбаларда аз қолданылады, бірақ тұрақты частота осцилляторлары ретінде қолданылады, себебі олардың дизайні қарапайым.

Олар Хартли осцилляторларынан құтылған, себебі екі индуктордың ортасындағы мұндшық индуктивтілік әсері жоқ. Сурет 2 Op-Amp арқылы қолданылатын Колпіттс осцилляторын көрсетеді, бірақ танк схемасы Сурет 1-ге ұқсас. Бұл схема өзінің амплитификаторында Op-Amp-ты қолданып, фидбэк резисторы Rf арқылы өзінің қозғалыс коэффициентін өзгерту үшін қолданылады. Осы схеманың қозғалыс коэффициенті танк схемасының элементтеріне тәуелсіз болады.

Колпіттс осцилляторларының қолданылу диапазоны 20 kHz дан 300 MHz-ке дейін болады. Бірақ, олар микроволналық қолданбаларда да қолданылады, себебі олардың конденсаторлары жоғары частоталы сигналдар үшін төмен реактивтік жолды қамтиды. Бұл жағдайда, олар әріптес синусоидалық выход сигналын қамтиды. Олар SAW резонаторлары, сенсорлар және мобильді және хабарлау системаларында қолданылады.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.