Das elektronische Schaltung das ein periodisch oszillierendes elektronisches Signal wie eine Sinuswelle, eine Rechteckwelle oder eine andere Welle erzeugt, wird als elektronischer Oszillator bezeichnet. Oszillatoren können im Allgemeinen basierend auf ihrer Ausgangsfrequenz in verschiedene Typen eingeteilt werden. Elektronische Oszillatoren können als bezeichnet werden spannungsgesteuerte Oszillatoren da ihre Schwingungsfrequenz durch ihre Eingangsspannung gesteuert werden kann. Die wichtigsten spannungsgesteuerten elektronischen Oszillatoren können als zwei Typen betrachtet werden: linearer Oszillator und nichtlinearer Oszillator.

Elektronischer Oszillator

Nichtlineare Oszillatoren werden verwendet, um nicht sinusförmige Ausgangswellenformen zu erzeugen. Lineare Oszillatoren werden zur Erzeugung sinusförmiger Ausgangswellenformen verwendet und weiter in viele Typen eingeteilt, wie z. B. Rückkopplungsoszillator, Negativwiderstandsoszillator, Colpitts-Oszillator, Hartley-Oszillator, Armstrong-Oszillator, Phasenverschiebungsoszillator, Clapp-Oszillator, Verzögerungslinienoszillator, Pierce-Oszillator, Wien-Brückenoszillator, Robinson-Oszillator und so weiter. In diesem speziellen Artikel diskutieren wir über eine der vielen Arten von linearen Oszillatorschaltungen, nämlich den Colpitts-Oszillator.

Colpitts Oszillator

Der Oszillator ist ein Verstärker mit positiver Rückkopplung und wandelt das Gleichstromeingangssignal mit Sicherheit in eine Wechselstromausgangswellenform um Frequenzumrichter und bestimmte Form der Ausgangswellenform (wie Sinus- oder Rechteckwelle usw.) unter Verwendung der positiven Rückkopplung anstelle des Eingangssignals. Oszillatoren, die den Induktor L und den Kondensator C in ihrer Schaltung verwenden, werden als LC-Oszillator bezeichnet, der eine Art linearer Oszillator ist.

Colpitts Oszillator

LC-Oszillatoren können mit verschiedenen Methoden entworfen werden. Die bekannten LC-Oszillatoren sind Hartley-Oszillator und Colpitts-Oszillator. Unter diesen beiden ist das häufig verwendete Design der Colpitts-Oszillator, der 1918 von einem amerikanischen Ingenieur Edwin H. Colpitts entworfen und nach ihm benannt wurde.

Colpitts-Oszillatortheorie

Es besteht aus einem Tankkreis, der ein LC-Resonanz-Teilkreis ist, der aus zwei Reihenkondensatoren besteht, die parallel zu einem Induktor geschaltet sind, und die Schwingungsfrequenz kann unter Verwendung der Werte dieser Kondensatoren und des Induktors des Tankkreises bestimmt werden.

Dieser Oszillator ist dem Hartley-Oszillator in allen Aspekten fast ähnlich, daher wird er als elektrisches Dual des Hartley-Oszillators bezeichnet und ist für die Erzeugung von hochfrequenten sinusförmigen Schwingungen mit Funkfrequenzen ausgelegt, die typischerweise im Bereich von 10 kHz bis 300 MHz liegen. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Oszillatoren besteht darin, dass sie eine abgegriffene Kapazität verwenden, während der Hartley-Oszillator eine abgegriffene Induktivität verwendet.

Colpitts Oszillatorschaltung

Jede andere Oszillatorschaltung, die sinusförmige Wellenformen erzeugt, verwendet die LC-Resonanzschaltung mit Ausnahme einiger elektronischer Schaltungen wie RC-Oszillatoren, Wien-Robinson-Oszillatoren und einiger Quarzoszillatoren, für die zu diesem Zweck keine zusätzlichen Induktivitäten erforderlich sind.

Schaltplan des Colpitts-Oszillators

Dies kann unter Verwendung einer Verstärkungsvorrichtung wie z Bipolar Junction Transistor (BJT) , Operationsverstärker und Feldeffekttransistor (FET) wie auch bei anderen LC-Oszillatoren. Die Kondensatoren C1 und C2 bilden einen Potentialteiler, und diese abgegriffene Kapazität im Tankkreis kann als Quelle für die Rückkopplung verwendet werden. Dieser Aufbau kann verwendet werden, um eine bessere Frequenzstabilität im Vergleich zu dem Hartley-Oszillator bereitzustellen, bei dem die abgegriffene Induktivität für den Rückkopplungsaufbau verwendet wird.

Der Widerstand in der obigen Schaltung stabilisiert die Schaltung gegen Temperaturschwankungen. Der Kondensator Ce, der in der Schaltung parallel zum Re geschaltet ist, liefert einen niedrigen reaktiven Pfad zu dem verstärkten Wechselstromsignal, das als wirkt Kondensator umgehen . Das Widerstände R1 und R2 bilden einen Spannungsteiler für die Schaltung und versorgen den Transistor mit Vorspannung. Die Schaltung besteht aus a RC gekoppelter Verstärker mit Transistor mit gemeinsamer Emitterkonfiguration. Der Koppelkondensator blockiert DC, indem er einen Wechselstrompfad vom Kollektor zum Tankkreis bereitstellt.

Colpitts Oszillator funktioniert

Bei jedem Einschalten der Stromversorgung beginnen die in der obigen Schaltung gezeigten Kondensatoren C1 und C2 zu laden, und nachdem die Kondensatoren vollständig aufgeladen sind, beginnen die Kondensatoren, sich durch den Induktor L1 in der Schaltung zu entladen, was gedämpfte harmonische Schwingungen in der Tankschaltung verursacht.

Tankkreis mit Kondensatoren und Induktivitäten

Somit wird an C1 und C2 durch den Schwingungsstrom im Tankkreis eine Wechselspannung erzeugt. Während diese Kondensatoren vollständig entladen werden, wird die in den Kondensatoren gespeicherte elektrostatische Energie in Form eines Magnetflusses auf den Induktor übertragen und somit wird der Induktor aufgeladen.

In ähnlicher Weise beginnen die Kondensatoren wieder zu laden, wenn sich der Induktor zu entladen beginnt, und dieser Prozess des Energieladens und Entladens von Kondensatoren und Induktivitäten führt weiterhin zur Erzeugung von Schwingungen, und die Frequenz dieser Schwingungen kann unter Verwendung der Resonanzfrequenz des Tankkreises bestimmt werden, der aus besteht Induktor und Kondensatoren. Dieser Tankkreis wird als Energiespeicher oder Energiespeicher betrachtet. Dies ist auf das häufige Laden und Entladen des Induktors zurückzuführen, Kondensatoren, die Teil des LC-Netzwerks sind und den Tankkreis bilden.

Die kontinuierlichen ungedämpften Schwingungen können aus dem Barkhausen-Kriterium erhalten werden. Für anhaltende Schwingungen muss die gesamte Phasenverschiebung 3600 oder 00 betragen. In der obigen Schaltung beträgt die Spannung am Kondensator C2 (Rückkopplungsspannung) 1800, während die Spannung am Kondensator C1 (Ausgangsspannung) 1800 beträgt, da zwei Kondensatoren C1 und C2 mittig abgegriffen und geerdet sind ). Der gemeinsame Emittertransistor erzeugt eine Phasenverschiebung von 1800 zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung. Somit können wir aus dem Barkhausen-Kriterium ungedämpfte kontinuierliche Schwingungen erhalten.
Die Resonanzfrequenz ist gegeben durch

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“integrierte Schaltungen sind auch bekannt als ”

Wobei ƒr die Resonanzfrequenz ist

C ist die äquivalente Kapazität der Reihenkombination von C1 und C2 des Tankkreises

Es ist gegeben als

C = (C1 · C2) / ((C1 + C2))

L1 repräsentiert die Selbstinduktivität der Spule.

Anwendungen von Colpitts Oscillator

Es wird zur Erzeugung von sinusförmigen Ausgangssignalen mit sehr hohen Frequenzen verwendet.
Der Colpitts-Oszillator mit SAW-Gerät kann als der andere verwendet werden Art der Sensoren sowie Temperatursensor . Da das in dieser Schaltung verwendete Gerät sehr empfindlich gegenüber Störungen ist, erfasst es direkt von seiner Oberfläche.
Es wird häufig für Anwendungen verwendet, bei denen ein sehr großer Frequenzbereich betroffen ist.
Wird für Anwendungen verwendet, bei denen ungedämpfte und kontinuierliche Schwingungen zum Funktionieren erwünscht sind.
Dieser Oszillator wird in Situationen bevorzugt, in denen er häufig hohen und niedrigen Temperaturen standhalten soll.
Die Kombination dieses Oszillators mit einigen Geräten (anstelle des Tankkreises) kann verwendet werden, um eine hohe Temperaturstabilität und hohe Frequenz zu erreichen.
Es wird für die Entwicklung von mobilen und verwendet Funkkommunikation .
Es hat viele Anwendungen, die für kommerzielle Zwecke verwendet werden.

Daher wird in diesem Artikel kurz auf den Colpitts-Oszillator eingegangen. Theorie, Funktionsweise und Anwendungen des Colpitts-Oszillators werden zusammen mit seiner Tankschaltung verwendet kostenlose elektronische Projekt-Kits . Für weitere Informationen zum Colpitts-Oszillator senden Sie bitte Ihre Fragen, indem Sie unten einen Kommentar abgeben.

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