De elektronisch circuit dat periodiek oscillerend elektronisch signaal produceert, zoals een sinusgolf, blokgolf of een andere golf, wordt elektronische oscillator genoemd. Oscillatoren kunnen in het algemeen in verschillende typen worden ingedeeld op basis van hun uitgangsfrequentie. Elektronische oscillatoren kunnen worden aangeduid als spanningsgestuurde oscillatoren omdat hun frequentie van oscillaties kan worden geregeld door hun ingangsspanning. De belangrijkste elektronische spanningsgestuurde oscillatoren kunnen als twee typen worden beschouwd, namelijk: lineaire oscillator en niet-lineaire oscillator.

Elektronische oscillator

Niet-lineaire oscillatoren worden gebruikt om niet-sinusvormige uitgangsgolfvormen te produceren. Lineaire oscillatoren worden gebruikt om sinusvormige uitgangsgolfvormen te produceren en worden verder onderverdeeld in vele typen, zoals terugkoppelingsoscillator, negatieve weerstandsoscillator, Colpitts-oscillator, Hartley-oscillator, Armstrong-oscillator, faseverschuivingsoscillator, Clapp-oscillator, vertragingslijnoscillator, Pierce-oscillator, Wien-brugoscillator, Robinson-oscillator, enzovoort. In dit specifieke artikel bespreken we een van de vele soorten lineaire oscillatorcircuits, namelijk Colpitts Oscillator.

Colpitts-oscillator

Oscillator is een versterker met positieve feedback en zet het DC-ingangssignaal om in een AC-uitgangsgolfvorm met bepaalde aandrijving met variabele frequentie en een bepaalde vorm van de uitvoergolfvorm (zoals sinusgolf of blokgolf, enz.) door de positieve feedback te gebruiken in plaats van het invoersignaal. Oscillatoren die de inductor L en condensator C in hun circuit gebruiken, worden LC-oscillator genoemd, een soort lineaire oscillator.

Colpitts-oscillator

LC-oscillatoren kunnen op verschillende manieren worden ontworpen. De bekende LC-oscillatoren zijn Hartley-oscillator en Colpitts-oscillator. Van deze twee is het meest gebruikte ontwerp de Colpitts-oscillator, ontworpen door en vernoemd naar de Amerikaanse ingenieur Edwin H Colpitts in 1918.

Colpitts Oscillator Theory

Het bestaat uit een tankcircuit dat een LC-resonantiesubcircuit is dat is gemaakt van twee seriecondensatoren die parallel zijn geschakeld met een inductor en de frequentie van oscillaties kan worden bepaald door de waarden van deze condensatoren en de inductor van het tankcircuit te gebruiken.

Deze oscillator lijkt in alle opzichten bijna op de Hartley-oscillator en wordt daarom aangeduid als de elektrische dubbele van de Hartley-oscillator en is ontworpen voor het genereren van hoogfrequente sinusoïdale oscillaties met de radiofrequenties die typisch variëren van 10 KHz tot 300 MHz. Het grote verschil tussen deze twee oscillatoren is dat deze gebruikmaakt van getapte capaciteit, terwijl de Hartley-oscillator gebruikmaakt van getapte inductantie.

Colpitts oscillatorcircuit

Elk ander oscillatorcircuit dat sinusvormige golfvormen genereert, maakt gebruik van het LC-resonantiecircuit, behalve een paar elektronische circuits zoals RC-oscillatoren, Wien-Robinson-oscillator en een paar kristaloscillatoren, die voor dit doel geen extra inductanties nodig hebben.

Schakelschema van Colpitts-oscillator

Het kan worden gerealiseerd door een versterkingsapparaat te gebruiken, zoals Bipolaire junctie-transistor (BJT) , operationele versterker en veldeffecttransistor (FET) zoals vergelijkbaar in andere LC-oscillatoren ook. De condensatoren C1 en C2 vormen een potentiaalverdeler en deze afgetakte capaciteit in het tankcircuit kan worden gebruikt als de bron voor feedback en deze opstelling kan worden gebruikt om een betere frequentiestabiliteit te bieden in vergelijking met de Hartley-oscillator waarin afgetakte inductantie wordt gebruikt voor feedbackopstelling.

Re-weerstand in het bovenstaande circuit biedt stabilisatie voor het circuit tegen variaties in temperatuur. De condensator Ce die is aangesloten in het circuit dat parallel is aan de Re, biedt een laag reactief pad naar het versterkte AC-signaal dat werkt als Bypass-condensator De Weerstanden R1 en R2 vorm een spanningsdeler voor het circuit en geeft een voorspanning aan de transistor. Het circuit bestaat uit een RC-gekoppelde versterker met gemeenschappelijke emitterconfiguratietransistor. De koppelcondensator blokkeert gelijkstroom door een wisselstroompad te bieden van de collector naar het tankcircuit.

Colpitts Oscillator werkt

Telkens wanneer de stroomtoevoer wordt ingeschakeld, beginnen de condensatoren C1 en C2 die in het bovenstaande circuit worden getoond met opladen en nadat de condensatoren volledig zijn opgeladen, beginnen de condensatoren te ontladen via de inductor L1 in het circuit, wat gedempte harmonische oscillaties in het tankcircuit veroorzaakt.

Tankcircuit met condensatoren en smoorspoelen

Aldus wordt een wisselspanning geproduceerd over C1 en C2 door de oscillerende stroom in het tankcircuit. Terwijl deze condensatoren volledig worden ontladen, wordt de elektrostatische energie die in de condensatoren is opgeslagen, overgedragen in de vorm van magnetische flux naar de inductor en dus wordt de inductor opgeladen.

Evenzo, wanneer de inductor begint te ontladen, beginnen de condensatoren opnieuw op te laden en dit proces van energieopladen en ontladen van condensatoren en inductor gaat door en veroorzaakt het genereren van oscillaties en de frequentie van deze oscillaties kan worden bepaald door de resonantiefrequentie van het tankcircuit te gebruiken, bestaande uit spoel en condensatoren. Dit tankcircuit wordt beschouwd als het energiereservoir of energieopslag. Dit komt door het veelvuldig opladen en ontladen van energie van de inductor, condensatoren die deel uitmaken van het LC-netwerk en het tankcircuit vormen.

De continue ongedempte oscillaties kunnen worden verkregen uit het Barkhausen-criterium. Voor aanhoudende oscillaties moet de totale faseverschuiving 3600 of 00 zijn. In het bovenstaande circuit, aangezien twee condensatoren C1 en C2 in het midden zijn afgetapt en geaard, is de spanning over condensator C2 (terugkoppelspanning) 1800 met de spanning over condensator C1 (uitgangsspanning ). De gemeenschappelijke emittertransistor produceert 1800 faseverschuiving tussen de ingangs- en uitgangsspanning. Dus uit het Barkhausen-criterium kunnen we ongedempte continue oscillaties krijgen.
De resonantiefrequentie wordt gegeven door

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“wat is de waarde van de capaciteit? ”

Waar ƒr de resonantiefrequentie is

C is de equivalente capaciteit van de seriecombinatie van C1 en C2 van het tankcircuit

Het wordt gegeven als

C = (C1 * C2) / ((C1 + C2))

L1 vertegenwoordigt de zelfinductie van de spoel.

Toepassingen van Colpitts Oscillator

Het wordt gebruikt voor het genereren van sinusvormige uitgangssignalen met zeer hoge frequenties.
De Colpitts-oscillator met behulp van een SAW-apparaat kan als de verschillende worden gebruikt type sensoren zoals temperatuursensor Omdat het apparaat dat in dit circuit wordt gebruikt, zeer gevoelig is voor verstoringen, voelt het rechtstreeks vanaf het oppervlak.
Het wordt veel gebruikt voor de toepassingen waarbij een zeer breed frequentiebereik betrokken is.
Gebruikt voor toepassingen waarbij ongedempte en continue oscillaties gewenst zijn om te functioneren.
Deze oscillator heeft de voorkeur in situaties waarin hij bedoeld is om vaak hoge en lage temperaturen te weerstaan.
De combinatie van deze oscillator met sommige apparaten (in plaats van een tankcircuit) kan worden gebruikt om een grote temperatuurstabiliteit en hoge frequentie te bereiken.
Het wordt gebruikt voor de ontwikkeling van mobiele en radiocommunicatie
Het heeft veel toepassingen die voor commerciële doeleinden worden gebruikt.

Daarom bespreekt dit artikel in het kort over de Colpitts-oscillator, theorie, werking en toepassingen van Colpitts-oscillator samen met zijn tankcircuit worden gebruikt in gratis elektronische projectkits Voor meer informatie over de Colpitts-oscillator kunt u uw vragen stellen door hieronder te reageren.

Fotocredits: