Colpitts Oscillator: Bekerja dan Aplikasi

Colpitts Oscillator: Bekerja dan Aplikasi

The litar elektronik yang menghasilkan isyarat elektronik berayun secara berkala seperti gelombang sinus, gelombang persegi atau gelombang lain disebut sebagai Pengayun Elektronik. Pengayun boleh diklasifikasikan ke dalam pelbagai jenis pada amnya berdasarkan frekuensi keluarannya. Pengayun elektronik boleh diistilahkan sebagai pengayun terkawal voltan kerana frekuensi ayunan mereka dapat dikawal oleh voltan masukannya. Pengayun voltan elektronik paling utama boleh dianggap sebagai dua jenis iaitu: Linear Oscillator dan Nonlinear Oscillator.



Pengayun Elektronik

Pengayun Elektronik

Pengayun bukan linier digunakan untuk menghasilkan bentuk gelombang keluaran bukan sinusoidal. Pengayun linier digunakan untuk menghasilkan bentuk gelombang output sinusoidal dan selanjutnya diklasifikasikan kepada banyak jenis, seperti Pengayun balik umpan balik, Pengayun rintangan negatif, pengayun Colpitts, pengayun Hartley, pengayun Armstrong, pengayun fasa pergeseran, pengayun Clapp, pengayun garis Delay, osilator Pierce, Pengayun jambatan Wien, pengayun Robinson, dan sebagainya. Dalam artikel khusus ini, kita membincangkan mengenai salah satu daripada banyak jenis litar pengayun linear iaitu Colpitts Oscillator.






Pengayun Colpitts

Oscillator adalah penguat dengan maklum balas positif dan ia menukar isyarat input DC menjadi bentuk gelombang output AC dengan pasti pemacu frekuensi berubah dan bentuk gelombang keluaran tertentu (seperti gelombang sinus atau gelombang persegi, dll) dengan menggunakan maklum balas positif dan bukannya isyarat input. Pengayun yang menggunakan induktor L dan kapasitor C dalam litar mereka disebut sebagai pengayun LC yang merupakan sejenis pengayun linear.

Pengayun Colpitts

Pengayun Colpitts



Pengayun LC dapat dirancang dengan menggunakan kaedah yang berbeza. Pengayun LC yang terkenal ialah pengayun Hartley dan pengayun Colpitts. Di antara kedua-duanya, reka bentuk yang sering digunakan ialah Colpitts Oscillator yang direka oleh dan dinamakan oleh Jurutera Amerika Edwin H Colpitts pada tahun 1918.

Teori Pengayun Colpitts

Ia terdiri daripada litar tangki yang merupakan sub litar resonans LC yang terbuat dari dua kapasitor siri yang dihubungkan selari dengan induktor dan frekuensi ayunan dapat ditentukan dengan menggunakan nilai kapasitor ini dan induktor litar tangki.

Pengayun ini hampir serupa dengan pengayun Hartley dalam semua aspek, oleh itu, ia disebut sebagai dwi elektrik dari pengayun Hartley dan direka untuk penjanaan ayunan sinusoidal frekuensi tinggi dengan frekuensi radio biasanya antara 10 KHz hingga 300MHz. Perbezaan utama antara kedua pengayun ini adalah bahawa ia menggunakan kapasitansi yang disadap, sedangkan pengayun Hartley menggunakan induktansi yang diketuk.


Litar Pengayun Colpitts

Setiap litar pengayun lain yang menghasilkan bentuk gelombang sinusoidal menggunakan litar resonan LC kecuali beberapa litar elektronik seperti pengayun RC, pengayun Wien-Robinson dan beberapa pengayun kristal yang tidak memerlukan aruhan tambahan untuk tujuan ini.

Diagram Litar Pengayun Colpitts

Diagram Litar Pengayun Colpitts

Ia dapat direalisasikan dengan menggunakan alat gandaan seperti Transistor Persimpangan Bipolar (BJT) , penguat operasi dan transistor kesan medan (FET) seperti yang serupa pada pengayun LC lain. Kapasitor C1 & C2 membentuk pembahagi berpotensi dan kapasitansi yang disadap ini di litar tangki dapat digunakan sebagai sumber maklum balas dan persediaan ini dapat digunakan untuk memberikan kestabilan frekuensi yang lebih baik dibandingkan dengan pengayun Hartley di mana induktansi yang disadap digunakan untuk penyediaan maklum balas.

Re resistor dalam litar di atas memberikan penstabilan bagi litar terhadap perubahan suhu. Kapasitor Ce yang disambungkan dalam litar yang selari dengan Re, memberikan jalan reaktif rendah ke isyarat AC yang diperkuat yang bertindak sebagai Kapasitor pintas . The Perintang R1 dan R2 membentuk pembahagi voltan untuk litar dan memberikan bias pada transistor. Litar terdiri daripada a Penguat gandingan RC dengan transistor konfigurasi pemancar biasa. Kapasitor gandingan Coutblocks DC dengan menyediakan jalan AC dari pemungut ke litar tangki.

Colpitts Oscillator Bekerja

Setiap kali bekalan kuasa dihidupkan, kapasitor C1 dan C2 yang ditunjukkan dalam litar di atas mula mengecas dan setelah kapasitor terisi penuh, kapasitor mula melepaskan melalui induktor L1 dalam litar menyebabkan ayunan harmonik lembap di litar tangki.

Litar Tangki dengan Kapasitor dan Induktor

Litar Tangki dengan Kapasitor dan Induktor

Oleh itu, voltan AC dihasilkan melintasi C1 & C2 oleh arus ayunan di litar tangki. Walaupun kapasitor ini habis sepenuhnya, tenaga elektrostatik yang tersimpan dalam kapasitor dipindahkan dalam bentuk fluks magnetik ke induktor dan dengan itu induktor akan dicas.

Begitu juga, apabila induktor mula mengecas, kapasitor mula mengecas lagi dan proses pengisian dan pemuatan tenaga kapasitor dan induktor ini terus menyebabkan penghasilan osilasi dan frekuensi ayunan ini dapat ditentukan dengan menggunakan frekuensi resonan litar tangki yang terdiri daripada induktor dan kapasitor. Litar tangki ini dianggap sebagai takungan tenaga atau simpanan tenaga. Ini kerana pengisian tenaga dan pembebanan induktor yang kerap, kapasitor yang merupakan sebahagian daripada rangkaian LC membentuk litar tangki.

Getaran berterusan yang tidak dapat dilenyapkan dapat diperoleh dari kriteria Barkhausen. Untuk ayunan berterusan, peralihan fasa total mestilah 3600 atau 00. Dalam litar di atas kerana dua kapasitor C1 & C2 diketuk dan dibumikan di tengah, voltan merentasi kapasitor C2 (voltan maklum balas) adalah 1800 dengan voltan merentasi kapasitor C1 (voltan keluaran ). Transistor pemancar biasa menghasilkan peralihan fasa 1800 antara voltan input dan output. Oleh itu, dari kriteria Barkhausen, kita dapat memperoleh ayunan berterusan yang tidak terkurang.
Kekerapan resonan diberikan oleh

=r = 1 / (2П√ (L1 * C))

Di mana isr adalah frekuensi resonan

C adalah kapasitansi setara gabungan siri C1 dan C2 litar tangki

Ia diberikan sebagai

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

L1 mewakili induktansi diri gegelung.

Aplikasi Colpitts Oscillator

  • Ia digunakan untuk menghasilkan isyarat output sinusoidal dengan frekuensi yang sangat tinggi.
  • Pengayun Colpitts menggunakan peranti SAW boleh digunakan sebagai perbezaannya jenis penderia seperti Pengesan suhu . Oleh kerana peranti yang digunakan dalam litar ini sangat sensitif terhadap gangguan, ia merasakan langsung dari permukaannya.
  • Ini sering digunakan untuk aplikasi yang melibatkan frekuensi yang sangat luas.
  • Digunakan untuk aplikasi di mana ayunan yang tidak teredam dan berterusan diinginkan untuk berfungsi.
  • Pengayun ini lebih disukai dalam keadaan di mana ia dimaksudkan untuk menahan suhu tinggi dan rendah dengan kerap.
  • Kombinasi pengayun ini dengan beberapa peranti (bukan litar tangki) dapat digunakan untuk mencapai kestabilan suhu dan frekuensi tinggi.
  • Ia digunakan untuk pengembangan telefon bimbit dan komunikasi radio .
  • Ia mempunyai banyak aplikasi yang digunakan untuk tujuan komersial.

Oleh itu, artikel ini membincangkan secara ringkas mengenai pengayun Colpitts, teori, cara kerja dan aplikasi pengayun Colpitts bersama dengan litar tangki digunakan dalam kit projek elektronik percuma . Untuk maklumat lebih lanjut mengenai pengayun Colpitts, sila hantarkan pertanyaan anda dengan memberi komen di bawah.

Kredit Foto: