ο ηλεκτρονικό κύκλωμα που παράγει περιοδικά ταλαντωμένο ηλεκτρονικό σήμα όπως ημιτονοειδές κύμα, τετράγωνο κύμα ή οποιοδήποτε άλλο κύμα ονομάζεται Ηλεκτρονικός Ταλαντωτής. Οι ταλαντωτές μπορούν να ταξινομηθούν σε διαφορετικούς τύπους με βάση τη συχνότητα εξόδου τους. Οι ηλεκτρονικοί ταλαντωτές μπορούν να ονομαστούν ως ταλαντωτές ελεγχόμενης τάσης καθώς η συχνότητά τους ταλαντώσεων μπορεί να ελεγχθεί από την τάση εισόδου τους. Οι κυριότεροι ηλεκτρονικοί ταλαντωτές ελεγχόμενης τάσης μπορούν να θεωρηθούν ως δύο τύποι: Γραμμικός ταλαντωτής και μη γραμμικός ταλαντωτής.

Ηλεκτρονικός ταλαντωτής

Οι μη γραμμικοί ταλαντωτές χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μη ημιτονοειδών κυματομορφών εξόδου. Οι γραμμικοί ταλαντωτές χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ημιτονοειδών κυματομορφών εξόδου και ταξινομούνται περαιτέρω σε πολλούς τύπους, όπως ταλαντωτής τροφοδοσίας, ταλαντωτής αρνητικής αντίστασης, ταλαντωτής Colpitts, ταλαντωτής Hartley, ταλαντωτής Armstrong, ταλαντωτής μετατόπισης φάσης, ταλαντωτής Clapp, ταλαντωτής γραμμής καθυστέρησης, ταλαντωτής Pierce Ταλαντωτής γέφυρας Wien, ταλαντωτής Robinson και ούτω καθεξής. Σε αυτό το συγκεκριμένο άρθρο, συζητάμε για έναν από τους πολλούς τύπους κυκλωμάτων γραμμικών ταλαντωτών, δηλαδή τον ταλαντωτή Colpitts.

Ταλαντωτής Colpitts

Ο ταλαντωτής είναι ένας ενισχυτής με τη θετική ανατροφοδότηση και μετατρέπει το σήμα εισόδου DC σε κυματομορφή εξόδου AC με ορισμένα μεταβλητή συχνότητα και συγκεκριμένο σχήμα της κυματομορφής εξόδου (όπως ημιτονοειδές ή τετραγωνικό κύμα, κ.λπ.) χρησιμοποιώντας τη θετική ανατροφοδότηση αντί του σήματος εισόδου. Οι ταλαντωτές που χρησιμοποιούν τον επαγωγέα L και τον πυκνωτή C στο κύκλωμα τους καλούνται ως ταλαντωτής LC που είναι ένας τύπος γραμμικού ταλαντωτή.

Ταλαντωτής Colpitts

Οι ταλαντωτές LC μπορούν να σχεδιαστούν χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους. Οι γνωστοί ταλαντωτές LC είναι ταλαντωτής Hartley και ταλαντωτής Colpitts. Μεταξύ αυτών των δύο, ο συχνά χρησιμοποιούμενος σχεδιασμός είναι ο ταλαντωτής Colpitts που σχεδιάστηκε και πήρε το όνομά του από έναν Αμερικανό μηχανικό Edwin H Colpitts το 1918

Θεωρία ταλαντωτών Colpitts

Αποτελείται από ένα κύκλωμα δεξαμενής που είναι ένα υποκύκλωμα συντονισμού LC κατασκευασμένο από δύο σειρές πυκνωτών συνδεδεμένους παράλληλα με έναν επαγωγέα και η συχνότητα των ταλαντώσεων μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τις τιμές αυτών των πυκνωτών και του επαγωγέα του κυκλώματος δεξαμενής.

Αυτός ο ταλαντωτής είναι σχεδόν παρόμοιος με τον ταλαντωτή Hartley σε όλες τις πτυχές, επομένως, ονομάζεται ηλεκτρικός διπλός ταλαντωτής Hartley και έχει σχεδιαστεί για τη δημιουργία ημιτονοειδών ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας με τις ραδιοσυχνότητες που κυμαίνονται συνήθως από 10 KHz έως 300MHz. Η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών των δύο ταλαντωτών είναι ότι χρησιμοποιεί κρυφή χωρητικότητα, ενώ ο ταλαντωτής Hartley χρησιμοποιεί κτυπημένη επαγωγή.

Κύκλωμα ταλαντωτή Colpitts

Κάθε άλλο κύκλωμα ταλαντωτή που παράγει ημιτονοειδείς κυματομορφές χρησιμοποιεί το κύκλωμα συντονισμού LC εκτός από μερικά ηλεκτρονικά κυκλώματα όπως ταλαντωτές RC, ταλαντωτή Wien-Robinson και μερικούς ταλαντωτές κρυστάλλου που δεν απαιτούν πρόσθετες επαγωγές για το σκοπό αυτό.

Διάγραμμα κυκλώματος του ταλαντωτή Colpitts

Μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη χρήση συσκευής κέρδους όπως Διπολικό τρανζίστορ σύνδεσης (BJT) , λειτουργικός ενισχυτής και τρανζίστορ εφέ πεδίου (FET) όπως και σε άλλους ταλαντωτές LC. Οι πυκνωτές C1 & C2 σχηματίζουν δυνητικό διαχωριστικό και αυτή η κρυφή χωρητικότητα στο κύκλωμα δεξαμενής μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ανατροφοδότησης και αυτή η ρύθμιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παρέχει καλύτερη σταθερότητα συχνότητας σε σύγκριση με τον ταλαντωτή Hartley στον οποίο χρησιμοποιείται κτυπημένη επαγωγή για ρύθμιση ανατροφοδότησης.

Η αντίσταση στο παραπάνω κύκλωμα παρέχει σταθεροποίηση για κύκλωμα έναντι μεταβολών θερμοκρασίας. Ο πυκνωτής Ce συνδεδεμένος στο κύκλωμα που είναι παράλληλος με το Re, παρέχει χαμηλή αντιδραστική διαδρομή στο ενισχυμένο σήμα AC που ενεργεί ως Πυκνωτής παράκαμψης . ο Αντιστάσεις R1 και R2 σχηματίζει διαχωριστικό τάσης για κύκλωμα και παρέχει προκατάληψη στο τρανζίστορ. Το κύκλωμα αποτελείται από ένα Ενισχυτής συζευγμένων με RC με κοινό τρανζίστορ διαμόρφωσης πομπού. Ο πυκνωτής ζεύξης Coutblocks DC παρέχοντας μια διαδρομή AC από τον συλλέκτη στο κύκλωμα της δεξαμενής.

Colpitts Oscillator Λειτουργεί

Κάθε φορά που είναι ενεργοποιημένη η τροφοδοσία, οι πυκνωτές C1 και C2 που εμφανίζονται στο παραπάνω κύκλωμα αρχίζουν να φορτίζονται και αφού οι πυκνωτές φορτιστούν πλήρως, οι πυκνωτές αρχίζουν να αποφορτίζονται μέσω του επαγωγέα L1 στο κύκλωμα προκαλώντας απόσβεση αρμονικών ταλαντώσεων στο κύκλωμα δεξαμενής.

Κύκλωμα δεξαμενής με πυκνωτές και επαγωγείς

Έτσι, μια τάση AC παράγεται σε C1 & C2 από το ταλαντωτικό ρεύμα στο κύκλωμα δεξαμενής. Ενώ αυτοί οι πυκνωτές αποφορτίζονται πλήρως, η ηλεκτροστατική ενέργεια που αποθηκεύεται στους πυκνωτές μεταφέρεται με τη μορφή μαγνητικής ροής στον επαγωγέα και έτσι ο επαγωγέας φορτίζεται.

Παρομοίως, όταν ο επαγωγέας αρχίζει να αποφορτίζει, οι πυκνωτές αρχίζουν να φορτίζουν ξανά και αυτή η διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης πυκνωτών και επαγωγέα συνεχίζει να προκαλεί τη δημιουργία ταλαντώσεων και η συχνότητα αυτών των ταλαντώσεων μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τη συχνότητα συντονισμού του κυκλώματος δεξαμενής πηνίο και πυκνωτές. Αυτό το κύκλωμα δεξαμενής θεωρείται ως δεξαμενή ενέργειας ή αποθήκευση ενέργειας. Αυτό οφείλεται στη συχνή ενέργεια φόρτισης και εκφόρτισης του επαγωγέα, πυκνωτών που αποτελούν μέρος του δικτύου LC που σχηματίζει το κύκλωμα δεξαμενής.

Οι συνεχείς ανεμπόδιστες ταλαντώσεις μπορούν να ληφθούν από το κριτήριο Barkhausen. Για συνεχείς ταλαντώσεις, η ολική μετατόπιση φάσης πρέπει να είναι 3600 ή 00. Στο παραπάνω κύκλωμα, καθώς δύο πυκνωτές C1 & C2 είναι κεντρικοί και γειωμένοι, η τάση στον πυκνωτή C2 (τάση ανάδρασης) είναι 1800 με την τάση στον πυκνωτή C1 (τάση εξόδου ). Το κοινό τρανζίστορ εκπομπής παράγει 1800 μετατόπιση φάσης μεταξύ της τάσης εισόδου και εξόδου. Έτσι, από το κριτήριο του Barkhausen μπορούμε να έχουμε απρόσβλητες συνεχείς ταλαντώσεις.
Η συχνότητα συντονισμού δίνεται από

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“ποιες είναι οι δύο κύριες χρήσεις ενός τρανζίστορ ”

Όπου είναι η συχνότητα συντονισμού

C είναι η ισοδύναμη χωρητικότητα του συνδυασμού σειράς C1 και C2 του κυκλώματος δεξαμενής

Δίνεται ως

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

Το L1 αντιπροσωπεύει την αυτεπαγωγή του πηνίου.

Εφαρμογές του Colpitts Oscillator

Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ημιτονοειδών σημάτων εξόδου με πολύ υψηλές συχνότητες.
Ο ταλαντωτής Colpitts που χρησιμοποιεί συσκευή SAW μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διαφορετικός τύπος αισθητήρων όπως αισθητήρας θερμοκρασίας . Καθώς η συσκευή που χρησιμοποιείται σε αυτό το κύκλωμα είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη σε διαταραχές, αισθάνεται απευθείας από την επιφάνειά της.
Χρησιμοποιείται συχνά για εφαρμογές στις οποίες εμπλέκεται πολύ ευρύ φάσμα συχνοτήτων.
Χρησιμοποιείται για εφαρμογές στις οποίες είναι ανεπιθύμητες και συνεχείς ταλαντώσεις για λειτουργία.
Αυτός ο ταλαντωτής προτιμάται σε περιπτώσεις όπου προορίζεται να αντέχει συχνά σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες.
Ο συνδυασμός αυτού του ταλαντωτή με ορισμένες συσκευές (αντί του κυκλώματος δεξαμενής) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίτευξη μεγάλης σταθερότητας θερμοκρασίας και υψηλής συχνότητας.
Χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη κινητών και ραδιοεπικοινωνίες .
Έχει πολλές εφαρμογές που χρησιμοποιούνται για εμπορικούς σκοπούς.

Ως εκ τούτου, αυτό το άρθρο περιγράφει εν συντομία τον ταλαντωτή Colpitts, τη θεωρία, την εργασία και τις εφαρμογές του ταλαντωτή Colpitts μαζί με το κύκλωμα δεξαμενής του δωρεάν ηλεκτρονικά κιτ έργου . Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον ταλαντωτή Colpitts, δημοσιεύστε τα ερωτήματά σας σχολιάζοντας παρακάτω.

Φωτογραφικές μονάδες: