Цолпиттс осцилатор: рад и апликације

Цолпиттс осцилатор: рад и апликације

Тхе електрично коло који производи периодично осцилирајући електронски сигнал као што је синусни талас, квадратни талас или било који други талас назива се електронским осцилатором. Осцилатори се могу класификовати у различите типове на основу њихове излазне фреквенције. Електронски осцилатори могу се назвати осцилатори контролисани напоном пошто се њиховом фреквенцијом осцилација може управљати улазним напоном. Најистакнутији електронски осцилатори контролисани напоном могу се сматрати две врсте, и то: линеарни осцилатор и нелинеарни осцилатор.



Електронски осцилатор

Електронски осцилатор

Нелинеарни осцилатори се користе за производњу несинусоидних излазних таласних облика. Линеарни осцилатори се користе за производњу синусоидних излазних таласних облика и даље се класификују у многе типове, као што су повратни осцилатор, осцилатор негативног отпора, Цолпиттсов осцилатор, Хартлеи осцилатор, Армстронг осцилатор, осцилатор фазног помака, Цлапп осцилатор, осцилатор кашњења линије, Пиерце осцилатор, Бечки осцилатор моста, Робинсонов осцилатор, и тако даље. У овом конкретном чланку расправљамо о једном од многих типова линеарних осцилаторних кола, а то је Цолпиттсов осцилатор.




Цолпиттс осцилатор

Осцилатор је појачало са позитивном повратном спрегом и са одређеним претвара улазни једносмерни сигнал у излазни таласни облик погон променљиве фреквенције и одређени облик излазног таласног облика (попут синусног или квадратног таласа, итд.) коришћењем позитивне повратне спреге уместо улазног сигнала. Осцилатори који у свом колу користе индуктор Л и кондензатор Ц називају се ЛЦ осцилатор, који је врста линеарног осцилатора.

Цолпиттс осцилатор

Цолпиттс осцилатор



ЛЦ осцилатори се могу дизајнирати коришћењем различитих метода. Познати ЛЦ осцилатори су Хартлеи осцилатор и Цолпиттс осцилатор. Међу ове две, често коришћени дизајн је Цолпиттс Осциллатор који је дизајнирао и добио име по америчком инжењеру Едвину Х Цолпиттсу 1918. године.

Цолпиттсова теорија осцилатора

Састоји се од резервоарског круга који је ЛЦ резонантни поткруг направљен од два серијска кондензатора повезана паралелно са пригушницом и фреквенција осцилација се може одредити коришћењем вредности ових кондензатора и пригушнице круга резервоара.

Овај осцилатор је у свим аспектима готово сличан Хартлеи осцилатору, стога се назива електричним двојником Хартлеи осцилатора и дизајниран је за генерисање високофреквентних синусоидних осцилација са радио фреквенцијама које се обично крећу од 10 КХз до 300 МХз. Главна разлика између ова два осцилатора је у томе што он користи напуњени капацитет, док Хартлеи осцилатор користи навојну индуктивност.


Колпитов круг осцилатора

Свако друго коло осцилатора које генерише синусоидне таласне облике користи ЛЦ резонантни круг, осим неколико електронских кола, попут РЦ осцилатора, Виен-Робинсон осцилатора и неколико кристалних осцилатора којима у ту сврху нису потребне додатне индуктивности.

Кружни дијаграм Цолпиттсовог осцилатора

Кружни дијаграм Цолпиттсовог осцилатора

То се може остварити коришћењем уређаја за појачање као што је Биполарни транзистор (БЈТ) , оперативно појачало и транзистор са ефектом поља (ФЕТ) као што је слично и другим ЛЦ осцилаторима. Кондензатори Ц1 и Ц2 формирају делилац потенцијала, а овај испуњени капацитет у кругу резервоара може се користити као извор повратне спреге, а ово подешавање може се користити за обезбеђивање боље стабилности фреквенције у поређењу са Хартлеи-јевим осцилатором у којем се индукована тачка користи за подешавање повратне спреге.

Отпорник у горњем кругу обезбеђује стабилизацију кола против промена температуре. Кондензатор Це повезан у колу које је паралелно са Ре, пружа ниску реактивну путању до појачаног АЦ сигнала који делује као Бипасс кондензатор . Тхе Отпорници Р1 и Р2 чине делионик напона за круг и обезбеђују пристраност транзистора. Коло се састоји од а РЦ спрежено појачало са транзистором са заједничком конфигурацијом емитора. Кондензатор спојнице Цоутблоцкс ДЦ обезбеђује АЦ пут од колектора до круга резервоара.

Цолпиттс осцилатор ради

Кад год је напајање укључено, кондензатори Ц1 и Ц2 приказани у горњем кругу почињу да се пуне и након што се кондензатори потпуно напуне, кондензатори почињу да се празне кроз индуктор Л1 у колу што узрокује пригушене хармоничне осцилације у кругу резервоара.

Круг резервоара са кондензаторима и пригушницама

Круг резервоара са кондензаторима и пригушницама

Дакле, осцилаторна струја у кругу резервоара производи АЦ напон на Ц1 и Ц2. Док се ови кондензатори потпуно празне, електростатичка енергија ускладиштена у кондензаторима се преноси у облику магнетног флукса на индуктор и на тај начин се индуктор пуни.

Слично томе, када индуктор почне да се празни, кондензатори поново почињу да се пуне и овај процес пуњења и пражњења енергије кондензатора и индуктора наставља да изазива стварање осцилација, а фреквенција ових осцилација може се одредити коришћењем резонантне фреквенције круга резервоара који се састоји од пригушница и кондензатори. Овај круг резервоара се сматра резервоаром енергије или акумулацијом енергије. То је због честог пуњења и пражњења енергије индуктора, кондензатора који чине део ЛЦ мреже чинећи круг резервоара.

Непрекидне пригушене осцилације могу се добити из Баркхаусеновог критеријума. За трајне осцилације, укупни фазни помак мора бити 3600 или 00. У горе наведеном колу, пошто су два кондензатора Ц1 и Ц2 центрирана и уземљена, напон на кондензатору Ц2 (повратни напон) је 1800 са напоном на кондензатору Ц1 (излазни напон ). Транзистор са заједничким емитором производи 1800 фазних помака између улазног и излазног напона. Тако из Баркхаусеновог критеријума можемо добити пригушене континуиране осцилације.
Резонантна фреквенција је дата са

=р = 1 / (2П√ (Л1 * Ц))

Где је ƒр резонантна фреквенција

Ц је еквивалентни капацитет серијске комбинације Ц1 и Ц2 круга резервоара

Даје се као

Ц = (Ц1 * Ц2) / ((Ц1 + Ц2))

Л1 представља самоиндуктивност завојнице.

Примене Цолпиттс осцилатора

  • Користи се за генерисање синусоидних излазних сигнала са врло високим фреквенцијама.
  • Осцилатор Цолпиттс који користи САВ уређај може се користити као различит врста сензора као такав сензор температуре . Како је уређај који се користи у овом колу веома осетљив на пертурбације, он осећа директно са његове површине.
  • Често се користи за апликације у којима је укључен врло широк опсег фреквенција.
  • Користи се за примене у којима се желе пригушене и континуиране осцилације за функционисање.
  • Овај осцилатор је пожељан у ситуацијама када је предвиђен да често подноси високе и ниске температуре.
  • Комбинација овог осцилатора са неким уређајима (уместо круга резервоара) може се користити за постизање велике температурне стабилности и високе фреквенције.
  • Користи се за развој мобилних и радио комуникације .
  • Има много апликација које се користе у комерцијалне сврхе.

Стога овај чланак укратко разматра Цолпиттсов осцилатор, теорију, рад и примену Цолпиттсовог осцилатора заједно са резервоарским кругом. бесплатни електронски комплети пројеката . За више информација у вези са Цолпиттсовим осцилатором, објавите своја питања коментаришући доле.

Фото кредити: