Il circuito elettronico che produce un segnale elettronico oscillante periodicamente come un'onda sinusoidale, un'onda quadra o qualsiasi altra onda è definito oscillatore elettronico. Gli oscillatori possono essere classificati in diversi tipi generalmente in base alla loro frequenza di uscita. Gli oscillatori elettronici possono essere definiti come oscillatori controllati in tensione poiché la loro frequenza di oscillazione può essere controllata dalla loro tensione di ingresso. I principali oscillatori elettronici controllati in tensione possono essere considerati di due tipi, vale a dire: oscillatore lineare e oscillatore non lineare.

Oscillatore elettronico

Gli oscillatori non lineari vengono utilizzati per produrre forme d'onda di uscita non sinusoidali. Gli oscillatori lineari vengono utilizzati per produrre forme d'onda di uscita sinusoidali e sono ulteriormente classificati in molti tipi, come oscillatore di retroazione, oscillatore a resistenza negativa, oscillatore Colpitts, oscillatore Hartley, oscillatore Armstrong, oscillatore sfasamento, oscillatore Clapp, oscillatore linea di ritardo, oscillatore Pierce, Oscillatore a ponte di Vienna, oscillatore Robinson e così via. In questo particolare articolo, stiamo discutendo di uno dei tanti tipi di circuiti dell'oscillatore lineare, ovvero l'oscillatore Colpitts.

Oscillatore Colpitts

L'oscillatore è un amplificatore con feedback positivo e converte il segnale di ingresso CC in una forma d'onda di uscita CA con un certo variatore di frequenza e una certa forma della forma d'onda di uscita (come onda sinusoidale o onda quadra, ecc.) utilizzando il feedback positivo invece del segnale di ingresso. Gli oscillatori che utilizzano l'induttore L e il condensatore C nel loro circuito sono chiamati oscillatori LC, che è un tipo di oscillatore lineare.

Oscillatore Colpitts

Gli oscillatori LC possono essere progettati utilizzando metodi diversi. I ben noti oscillatori LC sono l'oscillatore Hartley e l'oscillatore Colpitts. Tra questi due, il design utilizzato di frequente è Colpitts Oscillator progettato e intitolato all'ingegnere americano Edwin H Colpitts nel 1918.

Teoria dell'oscillatore di Colpitts

Consiste in un circuito del serbatoio che è un sottocircuito di risonanza LC composto da due condensatori in serie collegati in parallelo a un induttore e la frequenza delle oscillazioni può essere determinata utilizzando i valori di questi condensatori e dell'induttore del circuito del serbatoio.

Questo oscillatore è quasi simile all'oscillatore Hartley in tutti gli aspetti, quindi è definito come doppio elettrico dell'oscillatore Hartley ed è progettato per la generazione di oscillazioni sinusoidali ad alta frequenza con le frequenze radio che variano tipicamente da 10 KHz a 300 MHz. La principale differenza tra questi due oscillatori è che utilizza la capacità tappata, mentre l'oscillatore Hartley utilizza l'induttanza tappata.

Circuito dell'oscillatore Colpitts

Ogni altro circuito oscillatore che genera forme d'onda sinusoidali utilizza il circuito risonante LC ad eccezione di alcuni circuiti elettronici come oscillatori RC, oscillatore Wien-Robinson e alcuni oscillatori a cristallo che non richiedono induttanze aggiuntive per questo scopo.

Schema del circuito dell'oscillatore Colpitts

Può essere realizzato utilizzando dispositivi di guadagno come Transistor a giunzione bipolare (BJT) , amplificatore operazionale e transistor ad effetto di campo (FET) come simile anche in altri oscillatori LC. I condensatori C1 e C2 formano un divisore di potenziale e questa capacità prelevata nel circuito del serbatoio può essere utilizzata come sorgente per il feedback e questa configurazione può essere utilizzata per fornire una migliore stabilità di frequenza rispetto all'oscillatore Hartley in cui l'induttanza tappata viene utilizzata per l'impostazione del feedback.

Il re resistore nel circuito sopra fornisce la stabilizzazione del circuito contro le variazioni di temperatura. Il condensatore Ce collegato nel circuito parallelo al Re, fornisce un basso percorso reattivo al segnale AC amplificato agendo come Condensatore di bypass . Il Resistori R1 e R2 forma un partitore di tensione per il circuito e fornisce polarizzazione al transistor. Il circuito è costituito da un file Amplificatore accoppiato RC con transistor a configurazione di emettitore comune. Il condensatore di accoppiamento Coutblocks DC fornendo un percorso AC dal collettore al circuito del serbatoio.

Oscillatore Colpitts funzionante

Ogni volta che si accende l'alimentazione, i condensatori C1 e C2 mostrati nel circuito sopra iniziano a caricarsi e dopo che i condensatori si sono caricati completamente, i condensatori iniziano a scaricarsi attraverso l'induttore L1 nel circuito provocando oscillazioni armoniche smorzate nel circuito del serbatoio.

Circuito del serbatoio con condensatori e induttori

Pertanto, una tensione CA viene prodotta attraverso C1 e C2 dalla corrente oscillatoria nel circuito del serbatoio. Mentre questi condensatori si scaricano completamente, l'energia elettrostatica immagazzinata nei condensatori viene trasferita sotto forma di flusso magnetico all'induttore e quindi l'induttore viene caricato.

Allo stesso modo, quando l'induttore inizia a scaricarsi, i condensatori ricominciano a caricarsi e questo processo di carica e scarica di energia dei condensatori e dell'induttore continua provocando la generazione di oscillazioni e la frequenza di queste oscillazioni può essere determinata utilizzando la frequenza di risonanza del circuito del serbatoio costituito da induttore e condensatori. Questo circuito del serbatoio è considerato come il serbatoio di energia o l'accumulo di energia. Ciò è dovuto alla frequente carica e scarica di energia dell'induttore, i condensatori che fanno parte della rete LC che formano il circuito del serbatoio.

Le oscillazioni continue non smorzate possono essere ottenute dal criterio di Barkhausen. Per oscillazioni sostenute, lo sfasamento totale deve essere 3600 o 00. Nel circuito sopra, poiché due condensatori C1 e C2 sono centrati e collegati a terra, la tensione attraverso il condensatore C2 (tensione di retroazione) è 1800 con la tensione attraverso il condensatore C1 (tensione di uscita ). Il transistor emettitore comune produce 1800 sfasamenti tra la tensione di ingresso e quella di uscita. Quindi, dal criterio di Barkhausen possiamo ottenere oscillazioni continue non smorzate.
La frequenza di risonanza è data da

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“cos'è un circuito multiplexer? ”

Dove ƒr è la frequenza di risonanza

C è la capacità equivalente della combinazione in serie di C1 e C2 del circuito del serbatoio

È dato come

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

L1 rappresenta l'autoinduttanza della bobina.

Applicazioni dell'oscillatore Colpitts

Viene utilizzato per la generazione di segnali di uscita sinusoidali con frequenze molto alte.
L'oscillatore Colpitts che utilizza il dispositivo SAW può essere utilizzato come diverso tipo di sensori ad esempio termometro . Poiché il dispositivo utilizzato in questo circuito è altamente sensibile alle perturbazioni, rileva direttamente dalla sua superficie.
Viene spesso utilizzato per le applicazioni in cui è coinvolta una gamma di frequenze molto ampia.
Utilizzato per applicazioni in cui si desiderano oscillazioni continue e non smorzate per il funzionamento.
Questo oscillatore è preferito in situazioni in cui è destinato a resistere frequentemente a temperature alte e basse.
La combinazione di questo oscillatore con alcuni dispositivi (al posto del circuito del serbatoio) può essere utilizzata per ottenere una grande stabilità della temperatura e un'alta frequenza.
Viene utilizzato per lo sviluppo di dispositivi mobili e comunicazioni radio .
Ha molte applicazioni utilizzate per scopi commerciali.

Quindi, questo articolo discute brevemente dell'oscillatore Colpitts, la teoria, il funzionamento e le applicazioni dell'oscillatore Colpitts insieme al suo circuito del serbatoio vengono utilizzati in kit di progetti elettronici gratuiti . Per ulteriori informazioni sull'oscillatore Colpitts, invia le tue domande commentando di seguito.

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