В Электронная схема который производит периодически колеблющийся электронный сигнал, такой как синусоидальная волна, прямоугольная волна или любая другая волна, называется электронным генератором. Генераторы можно разделить на разные типы, в основном, в зависимости от их выходной частоты. Электронные генераторы можно назвать генераторы, управляемые напряжением поскольку их частота колебаний может контролироваться их входным напряжением. Основные электронные генераторы, управляемые напряжением, можно разделить на два типа, а именно: линейный осциллятор и нелинейный осциллятор.

Электронный осциллятор

Нелинейные генераторы используются для создания несинусоидальных выходных сигналов. Линейные генераторы используются для создания синусоидальных выходных сигналов и далее подразделяются на многие типы, такие как генератор обратной связи, генератор отрицательного сопротивления, генератор Колпитца, генератор Хартли, генератор Армстронга, генератор фазового сдвига, генератор Клаппа, генератор линии задержки, генератор Пирса, Генератор моста Вина, генератор Робинсона и т. Д. В этой конкретной статье мы обсуждаем один из многих типов схем линейного генератора, а именно осциллятор Колпитца.

Осциллятор Колпитца

Осциллятор - это усилитель с положительной обратной связью, который преобразует входной сигнал постоянного тока в выходной сигнал переменного тока с определенной частотно-регулируемый привод и определенная форма выходного сигнала (например, синусоидальная или прямоугольная волна и т. д.) с использованием положительной обратной связи вместо входного сигнала. Генераторы, в цепи которых используются индуктор L и конденсатор C, называются LC-генератором, который является разновидностью линейного генератора.

Осциллятор Колпитца

LC-генераторы могут быть сконструированы разными методами. Хорошо известными LC-генераторами являются осциллятор Хартли и осциллятор Колпитца. Среди этих двух наиболее часто используемой конструкции является осциллятор Колпитса, разработанный и названный в честь американского инженера Эдвина Колпитса в 1918 году.

Теория осциллятора Колпитца

Он состоит из резервуарного контура, который представляет собой подсхему LC-резонанса, состоящую из двух последовательных конденсаторов, подключенных параллельно катушке индуктивности, и частота колебаний может быть определена с использованием значений этих конденсаторов и катушки индуктивности резервуарного контура.

Этот генератор почти аналогичен генератору Хартли во всех аспектах, поэтому он называется двойным электрическим генератором Хартли и предназначен для генерации высокочастотных синусоидальных колебаний с радиочастотами, обычно в диапазоне от 10 кГц до 300 МГц. Основное различие между этими двумя генераторами состоит в том, что он использует ответвленную емкость, тогда как в генераторе Хартли используется ответвленная индуктивность.

Схема генератора Колпитца

Любая другая схема генератора, генерирующая синусоидальные сигналы, использует LC-резонансный контур, за исключением нескольких электронных схем, таких как RC-генераторы, генератор Вина-Робинсона и несколько кварцевых генераторов, которым для этой цели не требуются дополнительные индуктивности.

Принципиальная схема генератора Колпитца

Это может быть реализовано с помощью устройства усиления, такого как Биполярный переходной транзистор (BJT) , операционный усилитель и полевой транзистор (FET) как и в других генераторах LC. Конденсаторы C1 и C2 образуют делитель потенциала, и эта отводимая емкость в контуре резервуара может использоваться в качестве источника для обратной связи, и эта установка может использоваться для обеспечения лучшей стабильности частоты по сравнению с генератором Хартли, в котором для установки обратной связи используется отводимая индуктивность.

Резистор в приведенной выше схеме обеспечивает стабилизацию схемы от колебаний температуры. Конденсатор Ce, включенный в цепь, параллельную Re, обеспечивает низкую реактивную способность усиленного сигнала переменного тока, действующего как Байпасный конденсатор . В Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения для схемы и подают смещение на транзистор. Схема состоит из RC-усилитель с транзистором с общим эмиттером. Конденсатор связи Coutblocks DC, обеспечивая путь переменного тока от коллектора к цепи резервуара.

Осциллятор Колпитца работает

При включении источника питания конденсаторы C1 и C2, показанные в приведенной выше схеме, начинают заряжаться, а после того, как конденсаторы полностью заряжены, конденсаторы начинают разряжаться через катушку индуктивности L1 в цепи, вызывая затухающие гармонические колебания в цепи резервуара.

Цепь бака с конденсаторами и индукторами

Таким образом, переменное напряжение создается через C1 и C2 колебательным током в контуре резервуара. В то время как эти конденсаторы полностью разряжены, электростатическая энергия, накопленная в конденсаторах, передается в виде магнитного потока к индуктору, и, таким образом, индуктор заряжается.

Точно так же, когда индуктор начинает разряжаться, конденсаторы снова начинают заряжаться, и этот процесс зарядки и разрядки конденсаторов и индуктора продолжает вызывать генерацию колебаний, и частота этих колебаний может быть определена с помощью резонансной частоты контура резервуара, состоящего из индуктор и конденсаторы. Этот контур резервуара рассматривается как резервуар энергии или накопитель энергии. Это происходит из-за частой зарядки и разрядки индуктора, конденсаторов, которые являются частью LC-сети, образующей контур резервуара.

Непрерывные незатухающие колебания могут быть получены из критерия Баркгаузена. Для устойчивых колебаний общий фазовый сдвиг должен быть 3600 или 00. В приведенной выше схеме, поскольку два конденсатора C1 и C2 соединены по центру и заземлены, напряжение на конденсаторе C2 (напряжение обратной связи) равно 1800 с напряжением на конденсаторе C1 (выходное напряжение ). Транзистор с общим эмиттером обеспечивает сдвиг фазы на 1800 между входным и выходным напряжением. Таким образом, из критерия Баркгаузена можно получить незатухающие непрерывные колебания.
Резонансная частота определяется выражением

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“компоненты печатной платы и что они делают ”

Где ƒr - резонансная частота

C - эквивалентная емкость последовательной комбинации C1 и C2 цепи резервуара.

Это дается как

С = (С1 * С2) / ((С1 + С2))

L1 представляет собой собственную индуктивность катушки.

Применение осциллятора Колпитца

Он используется для генерации синусоидальных выходных сигналов с очень высокими частотами.
Генератор Колпитца, использующий устройство SAW, может использоваться как другой тип датчиков Такие как Датчик температуры . Поскольку устройство, используемое в этой схеме, очень чувствительно к возмущениям, оно воспринимает непосредственно с его поверхности.
Он часто используется в приложениях, в которых задействован очень широкий диапазон частот.
Используется в приложениях, в которых требуются незатухающие и непрерывные колебания.
Этот генератор предпочтительнее в ситуациях, когда он предназначен для частой выдерживания высоких и низких температур.
Комбинация этого генератора с некоторыми устройствами (вместо резервуарного контура) может использоваться для достижения высокой температурной стабильности и высокой частоты.
Он используется для разработки мобильных и радиосвязь .
Он имеет множество приложений, используемых в коммерческих целях.

Следовательно, в этой статье вкратце обсуждается осциллятор Колпитца, теория, работа и приложения осциллятора Колпитца, а также его контур резервуара, используемые в бесплатные комплекты электронных проектов . Для получения дополнительной информации об осцилляторе Колпитса, отправляйте свои запросы, комментируя их ниже.

Фото: