Colpitts-oscillator: Vad är det? (Kretsschema & Hur man beräknar frekvensen för en colpitts-oscillator)

Vad är en Colpitts Oscillator?

En Colpitts Oscillator är en typ av LC oscillator. Colpitts oscillatorer uppfinnades av den amerikanske ingenjören Edwin H. Colpitts år 1918. Som andra LC-oscillatorer använder Colpitts oscillatorer en kombination av induktorer (L) och kondensatorer (C) för att producera en oscillation vid en viss frekvens. Den utmärkande egenskapen hos Colpitts oscillatorn är att återkopplingen för det aktiva komponenten tas från en spänningsdelare bestående av två kondensatorer i serie över induktorn.

Det låter... ganska förvirrande.

Så låt oss titta på en Colpitts oscillator-krets för att förstå hur detta fungerar.

Colpitts Oscillator Krets

Figur 1 visar en typisk Colpitts oscillator med en tankkrets. En induktor L är ansluten parallellt till den serieförening av kondensatorer C1 och C2 (markerade av den röda området).

Övriga komponenter i kretsen är samma som de hittas i fallet med vanlig-emitter CE, vilket är biasad med hjälp av en spänningsdelare nätverk, dvs., RC är kollektorresistorn, RE är emitterresistorn som används för att stabilisera kretsen, och resistorna R1 och R2 bildar spänningsdelarens biasnätverk.

Vidare är kondensatorerna Ci och Co ingångs- och utgångskopplande kondensatorer, medan emitterkondensatorn CE är bypasskondensatorn som används för att bypassa de förstärkta AC-signalerna.

Här, när strömförsörjningen slås på, börjar transistorn att ledare, vilket ökar kollektorströmmen IC vilket gör att kondensatorerna C1 och C2 laddas. När de har fått den maximala laddningen möjlig börjar de lossa genom induktorn L.

Under denna process konverteras den elektrostatiska energin lagrad i kondensatorn till magnetisk flöde, vilket lagras inom induktorn i form av elektromagnetisk energi.

Därefter börjar induktorn att lossa, vilket laddar kondensatorerna igen. På liknande sätt fortsätter cykeln, vilket ger upphov till oscillationer i tankkretsen.

Vidare visar figuren att utgången från förstärkaren visas över C1 och är således i fas med tankkretsens spänning och ersätter den förlorade energin genom att återförsörja den.

Å andra sidan erhålls spänningen återkoppling till transistorn över kondensatorn C2, vilket betyder att återkopplingsignalen är urfas med 180o jämfört med spänningen vid transistorn.

Detta beror på att spänningarna som utvecklas över kondensatorerna C1 och C2 är motsatta i polaritet eftersom punkten där de sammanfogas är jordad.

Vidare ges detta signal ett ytterligare fasförskjutning på 180o av transistorn vilket resulterar i en nettphasförskjutning på 360o runt loopen, vilket uppfyller Barkhausens princip för fasförskjutning.

Colpitts Oscillator Frekvens

I denna steg kan kretsen effektivt fungera som en oscillator som producerar hållbara oscillationer genom noggrant övervakning av återkopplingskvoten given av (C1 / C2). Frekvensen för en sådan Colpitts Oscillator beror på komponenterna i dess tankkrets och ges av

Där C