Oscilador Colpitts: O que é? (Diagrama do Circuito & Como Calcular a Frequência do oscilador Colpitts)

O que é um Oscilador Colpitts?

Um Oscilador Colpitts é um tipo de oscilador LC. Os osciladores Colpitts foram inventados pelo engenheiro americano Edwin H. Colpitts em 1918. Como outros osciladores LC, os osciladores Colpitts usam uma combinação de indutores (L) e capacitores (C) para produzir uma oscilação em uma certa frequência. A característica distintiva do oscilador Colpitts é que o feedback para o dispositivo ativo é obtido a partir de um divisor de tensão feito de dois capacitores em série através do indutor.

Isso soa... meio confuso.

Então, vamos analisar um circuito de oscilador Colpitts para entender como isso funciona.

Circuito do Oscilador Colpitts

A Figura 1 mostra um oscilador Colpitts típico com um circuito de tanque. Um indutor L está conectado em paralelo à combinação em série de capacitores C1 e C2 (mostrado pela caixa vermelha).

Outros componentes no circuito são os mesmos encontrados no caso do emissor-comum CE, que é polarizado usando uma rede divisora de tensão, ou seja, RC é o resistor do coletor, RE é o resistor do emissor, que é usado para estabilizar o circuito, e os resistores R1 e R2 formam a rede de polarização divisora de tensão.

Além disso, os capacitores Ci e Co são os capacitores de acoplamento de entrada e saída, enquanto o capacitor do emissor CE é o capacitor de desvio usado para desviar os sinais AC amplificados.

Aqui, quando a alimentação é ligada, o transistor começa a conduzir, aumentando a corrente do coletor IC, devido ao qual os capacitores C1 e C2 são carregados. Ao adquirir a carga máxima possível, eles começam a descarregar-se através do indutor L.

Durante esse processo, a energia eletrostática armazenada no capacitor é convertida em fluxo magnético, que é armazenado dentro do indutor na forma de energia eletromagnética.

Em seguida, o indutor começa a descarregar, o que recarrega os capacitores novamente. Da mesma forma, o ciclo continua, o que gera as oscilações no circuito de tanque.

Além disso, a figura mostra que a saída do amplificador aparece em C1 e, portanto, está em fase com a tensão do circuito de tanque e compensa a energia perdida reabastecendo-a.

Por outro lado, a tensão de feedback para o transistor é obtida através do capacitor C2, o que significa que o sinal de feedback está fora de fase com a tensão no transistor por 180°.

Isso ocorre porque as tensões desenvolvidas nos capacitores C1 e C2 são opostas em polaridade, pois o ponto onde se juntam está aterrado.

Além disso, este sinal recebe um deslocamento de fase adicional de 180° pelo transistor, resultando em um deslocamento de fase líquido de 360° ao redor do loop, satisfazendo o critério de deslocamento de fase do princípio de Barkhausen.

Frequência do Oscilador Colpitts

Nesta etapa, o circuito pode atuar efetivamente como um oscilador produzindo oscilações sustentadas, monitorando cuidadosamente a razão de feedback dada por (C1 / C2). A frequência de tal Oscilador Colpitts depende dos componentes em seu circuito de tanque e é dada por

Onde Ceff é a capacitância efetiva dos capacitores expressa como