Oscilator Colpitts: Điều gì? (Sơ đồ mạch & Cách tính tần số của oscilator colpitts)

Colpitts Oscillator là gì?

Một Colpitts Oscillator là một loại LC oscillator. Colpitts oscillators được phát minh bởi kỹ sư người Mỹ Edwin H. Colpitts vào năm 1918. Giống như các loại LC oscillator khác, Colpitts oscillators sử dụng sự kết hợp của cuộn cảm (L) và dung lượng (C) để tạo ra dao động ở một tần số nhất định. Đặc điểm nổi bật của Colpitts oscillator là phản hồi cho thiết bị hoạt động được lấy từ một chia điện áp gồm hai dung lượng nối tiếp nhau trên cuộn cảm.

Đó có vẻ... hơi phức tạp.

Vì vậy, hãy xem mạch Colpitts oscillator để hiểu cách nó hoạt động.

Mạch Colpitts Oscillator

Hình 1 cho thấy một Colpitts oscillator điển hình với mạch tank. Một cuộn cảm L được kết nối song song với sự kết hợp nối tiếp của dung lượng C1 và C2 (được hiển thị bằng khung đỏ).

Các thành phần khác trong mạch giống như trường hợp common-emitter CE, được điều chỉnh bằng mạng lưới chia điện áp, tức là RC là điện trở thu, RE là điện trở phát được sử dụng để ổn định mạch, và điện trở R1 và R2 tạo thành mạng lưới chia điện áp.

Ngoài ra, các dung lượng Ci và Co là dung lượng decoupling đầu vào và đầu ra trong khi đó dung lượng phát CE là dung lượng bypass được sử dụng để bypass tín hiệu AC đã được khuếch đại.

Ở đây, khi nguồn điện được bật, transistor bắt đầu dẫn, tăng dòng điện thu IC do đó các dung lượng C1 và C2 được sạc. Khi đạt đến mức sạc tối đa, chúng bắt đầu xả qua cuộn cảm L.

Trong quá trình này, năng lượng tĩnh điện được lưu trữ trong dung lượng được chuyển đổi thành lưu lượng từ, được lưu trữ trong cuộn cảm dưới dạng năng lượng điện từ.

Tiếp theo, cuộn cảm bắt đầu xả, làm sạc lại các dung lượng một lần nữa. Tương tự, chu kỳ tiếp tục, tạo ra dao động trong mạch tank.

Ngoài ra, hình vẽ cho thấy rằng tín hiệu đầu ra của ampli xuất hiện trên C1 và do đó cùng pha với điện áp của mạch tank và bù đắp năng lượng đã mất bằng cách cung cấp lại năng lượng.

Ngược lại, điện áp phản hồi đến transistor được lấy trên dung lượng C2, nghĩa là tín hiệu phản hồi lệch pha 180o so với điện áp tại transistor.

Điều này là do điện áp phát triển trên các dung lượng C1 và C2 trái dấu vì điểm mà chúng kết hợp được nối đất.

Ngoài ra, tín hiệu này được cung cấp thêm một độ lệch pha 180o bởi transistor, kết quả là tổng độ lệch pha 360o quanh vòng, thỏa mãn tiêu chí lệch pha của nguyên lý Barkhausen.

Tần số của Colpitts Oscillator

Tại giai đoạn này, mạch có thể hoạt động hiệu quả như một oscillator sản sinh dao động bền vững bằng cách theo dõi tỉ lệ phản hồi được cho bởi (C1 / C2). Tần số của một Colpitts Oscillator phụ thuộc vào các thành phần trong mạch tank và được tính bằng

Trong đó, Ceff là dung lượng hiệu quả của các dung lượng được biểu diễn như