The elektrooniline vooluahel mis toodab perioodiliselt võnkuvat elektroonilist signaali nagu siinus, ruutlaine või mõni muu laine, nimetatakse elektrooniliseks ostsillaatoriks. Ostsillaatorid saab liigitada erinevatesse tüüpidesse, lähtudes tavaliselt nende väljundsagedusest. Elektroonilisi ostsillaatoreid võib nimetada kui pingega juhitavad ostsillaatorid kuna nende võnkumiste sagedust saab kontrollida nende sisendpinge abil. Eelkõige võib elektroonilisi pinge abil juhitavaid ostsillaatoreid pidada kahte tüüpi: lineaarne ostsillaator ja mittelineaarne ostsillaator.

Elektrooniline ostsillaator

Mittelineaarseid ostsillaatoreid kasutatakse mittesinusoidse väljundi lainekuju saamiseks. Lineaarseid ostsillaatoreid kasutatakse sinusoidaalsete väljundlainekujude tootmiseks ja need klassifitseeritakse veel mitmeks tüübiks, näiteks tagasiside ostsillaator, negatiivse takistuse ostsillaator, Colpitts ostsillaator, Hartley ostsillaator, Armstrongi ostsillaator, faasinihkega ostsillaator, Clapp ostsillaator, viivitatud joone ostsillaator, Pierce ostsillaator, Viini sillaosaator, Robinsoni ostsillaator ja nii edasi. Selles konkreetses artiklis käsitleme ühte paljudest lineaarsete ostsillaatorite ahelate tüüpidest, nimelt Colpitti ostsillaatorit.

Kolpitsi ostsillaator

Ostsillaator on positiivse tagasisidega võimendi ja see muundab alalisvoolu sisendsignaali kindlalt vahelduvvoolu väljundiks muutuva sagedusega ajam ja väljundlaine teatud kuju (nagu siinus- või ruutlaine jne), kasutades sisendsignaali asemel positiivset tagasisidet. Ostsillaatoreid, mis kasutavad oma vooluringis induktorit L ja kondensaatorit C, nimetatakse LC-ostsillaatoriks, mis on lineaarse ostsillaatori tüüp.

Kolpitsi ostsillaator

LC-ostsillaatoreid saab konstrueerida erinevate meetodite abil. Tuntud LC-ostsillaatorid on Hartley ja Colpitts-ostsillaator. Nende kahe hulgas on sageli kasutatav kujundus Colpitts Oscillator, mille on välja töötanud Ameerika insener Edwin H Colpitts 1918. aastal.

Kolpitsi ostsillaatori teooria

See koosneb paagi ahelast, mis on LC resonantsi alamahel, mis koosneb kahest seeria kondensaatorist, mis on ühendatud paralleelselt induktoriga, ja võnkumiste sagedust saab määrata nende kondensaatorite ja paagi ahela induktori väärtuste abil.

See ostsillaator on kõigis aspektides peaaegu sarnane Hartley ostsillaatorile, seetõttu nimetatakse seda Hartley ostsillaatori elektriliseks duaaliks ja see on mõeldud kõrgsageduslike sinusoidaalsete võnkumiste genereerimiseks raadiosagedustega, mis tavaliselt jäävad vahemikku 10 KHz kuni 300 MHz. Peamine erinevus nende kahe ostsillaatori vahel on see, et see kasutab ära kasutatud mahtuvust, samas kui Hartley ostsillaator kasutab koputatavat induktiivsust.

Kolpitsi ostsillaatori ahel

Igas teises sinusoidaalset lainekuju genereerivas ostsillaatori vooluringis kasutatakse LC resonantsahelat, välja arvatud mõned elektroonilised ahelad, näiteks RC-ostsillaatorid, Wien-Robinsoni ostsillaatorid ja mõned kristall-ostsillaatorid, mis ei vaja selleks täiendavaid induktsioone.

Kolpitsi ostsillaatori vooluringi skeem

Seda saab realiseerida, kasutades võimendusseadet, näiteks Bipolaarse ristmiku transistor (BJT) , operatiivvõimendi ja väljatransistor (FET) sarnased ka teistes LC-ostsillaatorites. Kondensaatorid C1 ja C2 moodustavad potentsiaalijaoturi ja seda paagi vooluringi koputatavat mahtuvust saab kasutada tagasiside allikana ja seda seadistust saab kasutada parema sageduse stabiilsuse tagamiseks võrreldes Hartley ostsillaatoriga, milles tagasisidet seadistamiseks kasutatakse koputatavat induktiivsust.

Re-takisti ülaltoodud ahelas tagab vooluahela stabiliseerimise temperatuuri kõikumiste vastu. Re-ga paralleelses vooluahelas ühendatud kondensaator Ce tagab madala reaktiivse tee võimendatud vahelduvvoolu signaalile, mis toimib Möödakondensaator . The Takistid R1 ja R2 moodustab vooluahelale pingejaguri ja tagab transistori kallutatuse. Vooluring koosneb a RC-ühendusega võimendi ühise emitteri konfiguratsiooniga transistoriga. Ühenduskondensaator Cout blokeerib alalisvoolu, pakkudes vahelduvvoolutee kollektorist paagi ahelasse.

Kolpitsi ostsillaator töötab

Kui toiteallikas on sisse lülitatud, hakkavad ülaltoodud vooluringis näidatud kondensaatorid C1 ja C2 laadima ning pärast kondensaatorite täielikku laadimist hakkavad kondensaatorid vooluahela induktori L1 kaudu tühjenema, põhjustades summutatud harmoonilisi võnkeid paagi ahelas.

Kondensaatorite ja induktoritega paakkontuur

Seega tekitab C1 ja C2 vahelduvpinge paagi ahela võnkevoolu kaudu. Kuigi need kondensaatorid tühjenevad täielikult, kandub kondensaatoritesse salvestatud elektrostaatiline energia magnetvoo kujul induktiivpoolile ja seega induktor laeb.

Samamoodi, kui induktiivpool hakkab tühjenema, hakkavad kondensaatorid uuesti laadima ja see energia laadimise ning kondensaatorite ja induktori tühjenemise protsess põhjustab jätkuvalt võnkumiste teket ja nende võnkumiste sagedust saab määrata, kasutades paagi ahela resonantssagedust, mis koosneb induktor ja kondensaatorid. Seda paagi vooluringi peetakse energiamahuks või energiasalvestiks. Selle põhjuseks on induktiivpooli, kondensaatorite sagedane energialaadimine ja tühjendamine, mis moodustab LC-võrgu osa paagi ahelast.

Pidevad summutamata võnked saab Barkhauseni kriteeriumist. Püsivate võnkumiste korral peab kogu faasinihe olema 3600 või 00. Ülaltoodud vooluahelas, kuna kaks kondensaatorit C1 ja C2 on keskel koputatud ja maandatud, on kondensaatori C2 (tagasisidepinge) pinge 1800 ja kondensaatori C1 pinge (väljundpinge). ). Tavaline emittertransistor tekitab sisendi ja väljundpinge vahel 1800 faasinihet. Seega võime Barkhauseni kriteeriumist saada summutamata pidevad võnked.
Resonantssageduse annab

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“kuidas teha minimootorit ”

Kus ƒr on resonantssagedus

C on paagi ahela C1 ja C2 seeria kombinatsiooni ekvivalentne mahtuvus

Seda antakse kui

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

L1 tähistab mähise enda induktiivsust.

Kolpitsi ostsillaatori rakendused

Seda kasutatakse väga kõrge sagedusega sinusoidaalsete väljundsignaalide genereerimiseks.
Erinevana saab kasutada SAW-seadet kasutavat Colpittsi ostsillaatorit andurite tüüp nagu näiteks temperatuuriandur . Kuna selles vooluringis kasutatav seade on häirete suhtes väga tundlik, tunnetab see otse oma pinnalt.
Seda kasutatakse sageli rakendustes, kus on kasutatud väga erinevaid sagedusi.
Kasutatakse rakenduste jaoks, mille toimimiseks on vaja summutamata ja pidevaid võnkeid.
Seda ostsillaatorit eelistatakse olukordades, kus see on ette nähtud sageli kõrge ja madala temperatuuri talumiseks.
Selle ostsillaatori kombinatsiooni mõne seadmega (paagi ahela asemel) saab kasutada temperatuuri suure stabiilsuse ja kõrge sageduse saavutamiseks.
Seda kasutatakse mobiilside ja raadioside .
Sellel on palju rakendusi, mida kasutatakse ärilistel eesmärkidel.

Seega käsitletakse selles artiklis lühidalt Colpittsi ostsillaatorit, Colpitti ostsillaatori teooriat, tööd ja rakendusi koos paagi ahelaga tasuta elektroonilised projektikomplektid . Lisateavet Colpitti ostsillaatori kohta saatke oma päringud allpool kommenteerides.

Foto autorid: