Colpitts Oscillator-Tank电路、应用程序

Colpitts振荡器包括两个电容式电抗和罐电路或反馈网络中的一个电抗。Colpitts振荡器的电路类似于Hartley振荡器之外的差异而不是在电感接合处进行跨电连接，它在电容器结处进行。

因此油箱电路形成了一个反相网络。Colpitts用于需要产生高频正弦振荡的应用。这些通常用于高达100兆赫兹的商业信号发生器。

在讨论柯氏振荡器的电路配置之前，让我们了解一下它的槽电路的工作原理。

Colpitts振荡器油箱电路

这个正弦波振荡器油箱电路由一个电感和两个串联的电容组成，如图所示，电容在公共连接处接地。选择C1和C2值时，它们的比值产生所需的比例反馈信号。

由于这些电容器的串联排列，跨这个排列的电压比值与它们的比值值成反比。因此，油箱电路的总电容是通过对电容器的值应用乘积除以和法则得到的。

类似于Hartley振荡器，Colpitts振荡器由两个主要部分组成，即放大器部分和罐段。每个部分负责产生AC输出电压的180摄氏度，因此当其从振荡器离开时，该振荡器的输出处的波形就像标准的正弦波一样。

当电源输入到电路中时，小的噪声电压作为偏置电压使晶体管接通。这导致集电极电流增大，因此电容C1和C2开始充电。

一旦这些是充分充电，他们开始放电通过电感L通过解决阻尼振荡在油箱电路。

因此，交流电压在电容器组合中得到发展。通过电容C2的振荡作用于基极-发射极结的晶体管。

这些振荡在晶体管放大器中被放大并移相。因此，在放大器输出处，产生了持续的无阻尼振荡。

柯氏振荡器的振荡频率由

f = 1/ (2π√(LCeq))

CEQ = C1 C2 /（C1 + C2）

从上面的方程我们可以看到，柯氏振荡器与其他LC振荡器相似，除了油箱电路。通常这些振荡器是通过改变电路的电感或电容来进行调谐的。

然而，使用电感L很难得到平滑的变化，所以必须同时对电容C1和C2按100:1的比例进行调谐，才能得到可变频率。

这是一个困难的任务，需要一个特殊的大值可变电容器。因此，为了产生固定频率的信号，通常使用这些振荡器。

晶体管Colpitts振荡器的示例

用C1 = C2 = 0.001的晶体管计算Colpitts振荡器的振荡频率µF和L = 5µH。也要确定工作频率加倍时的电感值。

我们知道，对于Colpitts振荡器，工作频率等于反馈网络谐振频率，即，

f = 1/ (2π√(LCeq))

CEQ = C1 C2 /（C1 + C2）

但在给定的数据中，C1= C2 = 0.001µF

因此，Ceq = (0.001× 10-6 × 0.001× 10-6) / (C0.001× 10-6 + 0.001× 10-6)

= 5 × 10-10 F

1/ (2π√(5 × 10-6 × 5 × 10-10))

= 3。183兆赫

频率的新值f = 2 × 3。183

= 6.366兆赫

因此，工作频率方程变为

6.366 × 106 = 1/ (2π√(L × 5 × 10-10))

L = 1.25µH

使用运放的柯氏振荡器

在这类电路中，运放被用于放大器级而不是晶体管级。油箱电路与上面讨论的电路相同。因此运放提供所需的基本放大，而反馈网络负责设置振荡频率。

下图显示了使用OP-AMP的Colpitts振荡器的电路图。在给定电路中，与晶体管电路相比，运算放大器连接为具有高增益的反相放大器。LC网络放置在运算放大器的正反馈中

当电源被提供给电路时，没有信号，但是通过OP-AMP放大小的噪声电压。这使得两个电容器开始充电和放电。

通过电容C2的信号部分被馈给反相放大器。然后，它被放大，并保持网络的强烈振荡。用运算放大器给出了柯氏振荡器的振荡频率

f = 1/ (2π√(LCeq))

CEQ = C1 C2 /（C1 + C2）

柯氏振荡器的应用

• 柯氏振荡器用于高频率范围和高频率稳定性
• 表面声波(SAW)谐振器
• 微波应用程序
• 移动和通信系统
• 它们用于混沌电路，该混沌电路能够从音频范围从音频范围产生振荡。这些应用领域包括宽带通信，频谱扩展，信号掩模等。