El circuit electrònic que produeix un senyal electrònic oscil·lant periòdicament, com ara ona sinusoïdal, ona quadrada o qualsevol altra ona, es denomina oscil·lador electrònic. Els oscil·ladors es poden classificar en diferents tipus generalment en funció de la seva freqüència de sortida. Els oscil·ladors electrònics es poden anomenar oscil·ladors controlats per tensió ja que la seva freqüència d’oscil·lacions es pot controlar mitjançant la seva tensió d’entrada. Els principals oscil·ladors electrònics controlats per tensió es poden considerar com a dos tipus: l’oscil·lador lineal i l’oscil·lador no lineal.

Oscil·lador electrònic

Els oscil·ladors no lineals s’utilitzen per produir formes d’ona de sortida no sinusoidals. Els oscil·ladors lineals s’utilitzen per produir formes d’ona de sortida sinusoïdal i es classifiquen en molts tipus, com ara l’oscil·lador Feed back, l’oscil·lador de resistència negativa, l’oscil·lador Colpitts, l’oscil·lador Hartley, l’oscil·lador Armstrong, l’oscil·lador de canvi de fase, l’oscil·lador Clapp, l’oscil·lador de línia de retard, l’oscil·lador Pierce, Oscil·lador de pont de Wien, oscil·lador de Robinson, etc. En aquest article concret, estem discutint sobre un dels molts tipus de circuits oscil·ladors lineals, és a dir, l’oscil·lador Colpitts.

Oscil·lador Colpitts

L'oscil·lador és un amplificador amb la retroalimentació positiva i converteix certament el senyal d'entrada de CC en forma d'ona de sortida de CA. unitat de freqüència variable i certa forma de la forma d'ona de sortida (com l'ona sinusoïdal o l'ona quadrada, etc.) mitjançant l'ús de la retroalimentació positiva en lloc del senyal d'entrada. Els oscil·ladors que utilitzen l’inductor L i el condensador C al seu circuit s’anomenen oscil·lador LC, que és un tipus d’oscil·lador lineal.

Oscil·lador Colpitts

Els oscil·ladors LC es poden dissenyar mitjançant diferents mètodes. Els oscil·ladors LC ben coneguts són l’oscil·lador Hartley i l’oscil·lador Colpitts. Entre aquests dos, el disseny més utilitzat és Colpitts Oscillator dissenyat per un enginyer nord-americà Edwin H Colpitts i el seu nom el 1918.

Teoria dels oscil·ladors de Colpitts

Consisteix en un circuit de tanc que és un subcircuit de ressonància LC format per dos condensadors de sèrie connectats en paral·lel a un inductor i la freqüència d’oscil·lacions es pot determinar utilitzant els valors d’aquests condensadors i de l’inductor del circuit del tanc.

Aquest oscil·lador és gairebé similar a l’oscil·lador Hartley en tots els aspectes, per tant, es denomina dual elèctric de l’oscil·lador Hartley i està dissenyat per a la generació d’oscil·lacions sinusoïdals d’alta freqüència amb freqüències de ràdio que solen anar de 10 KHz a 300 MHz. La diferència principal entre aquests dos oscil·ladors és que utilitza capacitat tapada, mentre que l’oscil·lador Hartley utilitza inductància tapada.

Circuit d’oscil·ladors Colpitts

Tots els altres circuits oscil·ladors que generen formes d’ona sinusoïdals utilitzen el circuit ressonant LC, excepte alguns circuits electrònics, com ara oscil·ladors RC, oscil·lador Wien-Robinson i alguns oscil·ladors de cristall que no requereixen inductàncies addicionals per a aquest propòsit.

Diagrama de circuits de l’oscil·lador Colpitts

Es pot realitzar mitjançant l'ús de dispositius de guany, com ara Transistor de connexió bipolar (BJT) , amplificador operatiu i transistor d'efecte de camp (FET) com també en altres oscil·ladors LC. Els condensadors C1 i C2 formen un divisor de potencial i aquesta capacitat tapada al circuit del tanc es pot utilitzar com a font de retroalimentació i aquesta configuració es pot utilitzar per proporcionar una millor estabilitat de freqüència en comparació amb l’oscil·lador Hartley en què s’utilitza la inductància tapada per configurar la retroalimentació.

La resistència del circuit anterior proporciona estabilització del circuit contra variacions de temperatura. El condensador Ce connectat al circuit que és paral·lel al Re, proporciona un baix camí reactiu al senyal de CA amplificat que actua com a Condensador de derivació . El Resistències R1 i R2 forma un divisor de tensió per al circuit i proporciona polarització al transistor. El circuit està format per un Amplificador RC acoblat amb transistor de configuració d’emissor comú. El condensador d'acoblament Coutblocks DC proporciona una ruta de CA des del col·lector fins al circuit del tanc.

Colpitts Oscillator Working

Sempre que s’encén la font d’alimentació, els condensadors C1 i C2 que es mostren al circuit anterior comencen a carregar-se i després que els condensadors es carreguin completament, els condensadors comencen a descarregar-se a través de l’inductor L1 del circuit provocant oscil·lacions harmòniques amortides al circuit del tanc.

Circuit de tancs amb condensadors i inductors

Així, es produeix una tensió de corrent altern a través de C1 i C2 pel corrent oscil·latori del circuit del tanc. Tot i que aquests condensadors es descarreguen completament, l'energia electrostàtica emmagatzemada en els condensadors es transfereix en forma de flux magnètic a l'inductor i, per tant, es carrega.

De la mateixa manera, quan l’inductor comença a descarregar-se, els condensadors tornen a carregar-se i aquest procés de càrrega i descàrrega d’energia dels condensadors i de l’inductor continua provocant la generació d’oscil·lacions i la freqüència d’aquestes oscil·lacions es pot determinar utilitzant la freqüència de ressonància del circuit del tanc inductor i condensadors. Aquest circuit de tancs es considera el dipòsit d’energia o l’emmagatzematge d’energia. Això es deu a la freqüent càrrega i descàrrega d'energia de l'inductor, condensadors que formen part de la xarxa LC que forma el circuit del tanc.

Les oscil·lacions no amortides contínues es poden obtenir a partir del criteri de Barkhausen. Per a oscil·lacions sostingudes, el desplaçament de fase total ha de ser 3600 o 00. En el circuit anterior, ja que dos condensadors C1 i C2 estan tapats i posats a terra, la tensió del condensador C2 (voltatge de retroalimentació) és de 1800 amb la tensió del condensador C1 (tensió de sortida) ). El transistor emissor comú produeix un canvi de fase de 1800 entre la tensió d'entrada i sortida. Així, a partir del criteri de Barkhausen podem obtenir oscil·lacions contínues sense amortir.
La freqüència de ressonància ve donada per

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“Mosfet d'alimentació de canal n ”

On ƒr és la freqüència de ressonància

C és la capacitat equivalent de la combinació en sèrie de C1 i C2 del circuit del tanc

Es dóna com

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

L1 representa l'autoinductància de la bobina.

Aplicacions de l'oscil·lador Colpitts

S'utilitza per a la generació de senyals de sortida sinusoidals amb freqüències molt altes.
L'oscil·lador Colpitts que utilitza el dispositiu SAW es pot utilitzar com a diferent tipus de sensors tal com sensor de temperatura . Com que el dispositiu utilitzat en aquest circuit és altament sensible a les pertorbacions, el detecta directament des de la seva superfície.
S’utilitza freqüentment per a les aplicacions en què hi ha una àmplia gamma de freqüències.
S'utilitza per a aplicacions en què es desitgen oscil·lacions contínues i sense amortiment per al seu funcionament.
Aquest oscil·lador es prefereix en situacions en què es pretén suportar freqüentment temperatures altes i baixes.
La combinació d’aquest oscil·lador amb alguns dispositius (en lloc del circuit del tanc) es pot utilitzar per aconseguir una gran estabilitat de temperatura i alta freqüència.
S'utilitza per al desenvolupament de mòbils i comunicacions per ràdio .
Té moltes aplicacions utilitzades amb finalitats comercials.

Per tant, aquest article tracta breument sobre l’oscil·lador Colpitts, la teoria, el funcionament i les aplicacions de l’oscil·lador Colpitts juntament amb el seu circuit de tancs. kits de projectes electrònics gratuïts . Per obtenir més informació sobre l’oscil·lador Colpitts, envieu les vostres consultes fent un comentari a continuació.

Crèdits fotogràfics: