Colpitts Oscillator: Wat is het? (Schakelingsschema & Hoe de frequentie van een colpitts oscillator te berekenen)

Wat is een Colpitts Oscillator?

Een Colpitts Oscillator is een type LC oscillator. Colpitts oscillators werden in 1918 uitgevonden door de Amerikaanse ingenieur Edwin H. Colpitts. Net als andere LC oscillators gebruiken Colpitts oscillators een combinatie van spoelen (L) en condensatoren (C) om een oscillatie op een bepaalde frequentie te produceren. Het kenmerkende van de Colpitts oscillator is dat de feedback voor het actieve element wordt afgenomen van een spanningsdeler gemaakt van twee condensatoren in serie over de spoel.

Dat klinkt... best verwarrend.

Laten we dus kijken naar een Colpitts oscillator circuit om te begrijpen hoe dit werkt.

Colpitts Oscillator Circuit

Figuur 1 toont een typische Colpitts oscillator met een tankcircuit. Een spoel L is parallel verbonden met de seriecombinatie van condensatoren C1 en C2 (aangeduid door de rode omslag).

De andere componenten in het circuit zijn dezelfde als die in het geval van common-emitter CE, die wordt gebiaseerd met behulp van een spanningsdeler netwerk, d.w.z., RC is de collectorweerstand, RE is de emitterweerstand die wordt gebruikt om het circuit te stabiliseren, en de weerstanden R1 en R2 vormen het spanningsdelerbiasnetwerk.

Verder zijn de condensatoren Ci en Co de ingangs- en uitgangsdecouplingcondensatoren, terwijl de emittercondensaator CE de bypasscondensaator is die wordt gebruikt om de geamplificeerde AC signalen te bypassen.

Hier, wanneer de stroomvoorziening aan staat, begint de transistor te geleiden, waardoor de collectorstroom IC toeneemt, waardoor de condensatoren C1 en C2 worden opgeladen. Zodra ze de maximale lading hebben bereikt, beginnen ze via de spoel L te ontladen.

Tijdens dit proces wordt de elektrostatische energie die in de condensaator is opgeslagen omgezet in magnetische flux, die binnen de spoel wordt opgeslagen in de vorm van elektromagnetische energie.

Vervolgens begint de spoel te ontladen, wat de condensatoren opnieuw oplaadt. Op deze manier gaat de cyclus door, wat leidt tot oscillaties in het tankcircuit.

Verder toont de figuur dat de uitvoer van de versterker verschijnt over C1 en is dus in fase met de spanning van het tankcircuit en maakt op die manier de verloren energie goed door deze opnieuw toe te voeren.

Aan de andere kant wordt de spanning terugkoppeling naar de transistor verkregen over de condensaator C2, wat betekent dat het terugkoppelsignaal 180o uit fase is met de spanning bij de transistor.

Dit komt doordat de spanningen die over de condensatoren C1 en C2 ontstaan, tegengesteld van polariteit zijn, omdat het punt waar ze samenkomen, aangesloten is op de massa.

Verder wordt dit signaal voorzien van een extra fasewisseling van 180o door de transistor, wat resulteert in een nettofasewisseling van 360o rond de lus, voldoend aan het faseverschuivingscriterium van het Barkhausen-principe.

Colpitts Oscillator Frequentie

Op dit moment kan het circuit effectief fungeren als een oscillator die gedempte oscillaties produceert door zorgvuldig de terugkoppelingsverhouding te bewaken, gegeven door (C1 / C2). De frequentie van zo'n Colpitts Oscillator hangt af van de componenten in zijn tankcircuit en wordt gegeven door

Waarbij de C