Oscillateur Colpitts :application de circuit et ses avantages

L'oscillateur Colpitts est un oscillateur linéaire et un parmi de nombreux oscillateurs LC. Il est important de noter que cet oscillateur utilise l'unité de fonctionnement des condensateurs (C) et des inductances (L), d'où le nom d'oscillateur LC.

Cet article discutera de l'oscillateur Colpitts, de ses avantages, de ses applications, etc. En outre, il vous aidera à apprendre et à comprendre les bonnes connexions d'oscillateur Colpitts pour vos besoins !

1. Qu'est-ce qu'un oscillateur Colpitts ?

Un Colpitts est un oscillateur électronique. Surtout, cet oscillateur utilise des inductances et des condensateurs, qui contribuent à un circuit LC.

Le fonctionnement de cet oscillateur implique l'utilisation de transistors, d'amplificateurs opérationnels, de transistors à effet de champ et de vannes. De plus, c'est un oscillateur harmonique électrique avec de nombreuses applications et avantages.

La conception de cet oscillateur particulier est similaire à celle d'un oscillateur Hartley. Cependant, le facteur distinctif est que l'oscillateur Colpitts contient un circuit de réservoir alors qu'un Hartley n'a pas le circuit.

Remarque ;

Notamment, il y a deux oscillateurs; oscillateurs non linéaires et oscillateurs linéaires. Les oscillateurs non linéaires produisent des formes d'onde de sortie non sinusoïdales (non linéaires). Alors que les oscillateurs linéaires, comme l'oscillateur Colpitts, produisent des ondes linéaires ou sinusoïdales.

(technologie d'oscillateur avec une carte mère.)

2. Circuit d'oscillateur Colpitts de base et comment ça marche ?

• Théorie de Colpitt

La théorie de cet oscillateur est qu'il a des condensateurs doubles en série connectés aux inductances en parallèle. Notamment, l'agencement de ces composants électriques forme un circuit bouchon résonant. La combinaison de condensateurs et d'inductances en fait un circuit résonant LC parallèle. De plus, les valeurs obtenues à partir de ces condensateurs et inductances aident à déterminer la fréquence d'oscillation.

L'invention des Colpitts était due à la nécessité de générer une fréquence d'oscillation linéaire élevée à l'aide de fréquences radio.

Astuce supplémentaire

Étant donné que l'oscillateur Colpitts a des conceptions similaires à Hartley, il est parfois appelé le double électrique de l'oscillateur Hartley. Cependant, la présence d'un circuit bouchon est la seule caractéristique différentielle dans les deux conceptions d'oscillateur. Sinon, la différence de fonctionnement est que tandis que Hartley utilise une inductance à prises, Colpitts utilise une capacité à prises.

(Circuit oscillateur LC.)

• Circuit oscillateur Colpitts

(un schéma de circuit d'oscillateur Colpitts)

Comme tout circuit oscillateur qui produit des ondes linéaires, la présence d'un LC résonnant dans le circuit est obligatoire. Cependant, les exceptions sont les oscillateurs RC qui n'ont pas besoin d'une résonance LC dans leur course.

De plus, en utilisant un dispositif de gain comme le transistor à jonction bipolaire, un amplificateur opérationnel ou un transistor à effet de champ réalise la fonction d'oscillateur. Surtout, les condensateurs C1 et C2 créent un diviseur de potentiel. En conséquence, la stabilité de fréquence sur Colpitts provient de la capacité à prises. Cette capacité à prise présente dans le circuit de réservoir est la source de rétroaction.

Cependant, obtenir un circuit stable même dans un environnement avec des changements de température n'est pas facile. Par conséquent, placer une résistance (Re) dans le cours est important. La résistance aide à maintenir la stabilité du circuit et l'empêche d'être endommagé.

De plus, il y a un condensateur (Ce) parallèle au Re. Le condensateur Ce agit comme un condensateur de dérivation qui génère un chemin réactif faible vers le signal amplifié en courant alternatif. De plus, le diviseur de tension formé par R1 et R2 crée une polarisation du transistor qui contrôle le flux de courant.

Notamment, d'après le schéma de circuit, un amplificateur couplé RC a un transistor émetteur commun. Le condensateur de couplage AC de sortie bloque le DC. En conséquence, il donne un chemin AC du collecteur au circuit du réservoir.

(Circuit électrique de l'oscillateur LC.)

L'oscillateur Colpitts fonctionne

Une fois l'alimentation sous tension, les condensateurs C1 et C2 commencent à se charger. Dès que ces condensateurs se chargent complètement, ils commencent à décharger une partie de leur puissance via l'inductance L1. Par conséquent, le processus de décharge fait que les circuits de réservoir ont des oscillations harmoniques amorties.

Encore une fois, le courant oscillatoire produit une tension alternative entre C1 et C2. Pendant le processus de décharge, il y a une présence d'énergie électrostatique dans les condensateurs. Cette énergie se déplacera en flux magnétique vers l'inducteur, chargeant l'inducteur.

De même, lorsque les inducteurs commencent à se décharger, les condensateurs recommencent à se charger. Par conséquent, ce processus continu de charge et de décharge génère des oscillations. Pour déterminer la fréquence de ces oscillations, utilisez la fréquence de résonance du circuit.

(PCB avec oscillateurs montés)

Le circuit de réservoir fonctionne principalement comme zone de stockage d'énergie du circuit causée par la charge et la décharge constantes. De plus, la formation du circuit électronique du réservoir provient de la charge et de la décharge continues des condensateurs et des inductances. Ce processus conduit à la séparation du réseau LC.

De plus, le critère de stabilité de Barkhausen aide à calculer les oscillations continues non amorties. Cependant, pour des oscillations soutenues, le déphasage complet doit être de 00 ou 3600.

Calculs de formule de circuit

À partir du circuit, les deux condensateurs sont mis à la terre ou à prise centrale. Ainsi la tension de contre-réaction, tension aux bornes de C2, lit 1800, combinant la tension de sortie, qui est la tension aux bornes de C1. Notamment, entre la tension d'entrée et la tension de sortie, le transistor à émetteur commun produit un déphasage de 1800.

Surtout, la fréquence de résonance est calculée à partir de la formule ;

ƒr=1/(2П√(L1*C))

où f est la fréquence de résonance. C=capacité équivalente de C1 + C2, et L1 est l'auto-inductance de la bobine.

Et le calcul de C est à partir de la formule

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

(un oscillateur à l'intérieur d'une carte mère de joystick.)

3. Diagramme de l'oscillateur Colpitts

• Utiliser un ampli-op

(un oscillateur Colpitts utilisant un ampli-op.)

L'agencement d'un amplificateur opérationnel est en mode inverseur où R1 est la résistance d'entrée et RF est la résistance de rétroaction. Notamment, le réglage individuel RF et R1 du gain de l'oscillateur de l'amplificateur opérationnel présente de grands avantages. Surtout, l'équation A =-Rf/R1 calcule le gain d'un amplificateur inverseur.

Cependant, rappelez-vous que des éléments importants tels que les condensateurs de couplage et le circuit de réservoir n'affectent pas le gain de l'amplificateur opérationnel. Mais, dans les versions à base de transistors, chaque composant affecte le gain, en particulier le circuit électronique du réservoir.

Notez que l'équation de fréquence, le principe de fonctionnement et la théorie de fonctionnement d'un oscillateur à amplificateur opérationnel sont les mêmes que les versions à transistor.

4. Applications de l'oscillateur Colpitts

• Tout d'abord, l'oscillateur peut générer un signal de sortie sinusoïdal haute fréquence.
• Deuxièmement, l'oscillateur Colpitts peut aider aux développements mobiles et radio.
• Troisièmement, utilisez-le dans les applications qui nécessitent de modifier une large gamme de fréquences.
• En outre, il fonctionne parfaitement dans les applications impliquant des changements fréquents de haute et basse température.
• Enfin, Colpitts fonctionne bien dans les configurations où des oscillations non amorties et continues sont nécessaires.

(une photo d'un cristal oscillateur.)

5. Avantages

• Un Colpitts produit des ondes linéaires avec une fréquence d'oscillation élevée.
• Le dispositif oscillateur peut gérer des températures basses et élevées.
• De plus, si vous utilisez des condensateurs variables, vous pouvez obtenir une fréquence variée.
• Il offre de nombreux composants à utiliser dans un circuit oscillateur Colpitts.
• De plus, Colpitts a une fréquence d'oscillation très stable.
• L'amplitude d'oscillation de la sortie reste la même si l'appareil se trouve dans une plage de fréquence constante.

(plusieurs cristaux d'oscillateur.)

Résumé

Les oscillateurs Colpitts offrent d'excellentes caractéristiques qui en font un composant électronique fiable et facile à utiliser. Si vous souhaitez en savoir plus sur vos projets d'oscillateur associés, contactez-nous ! Notre équipe est toujours heureuse de répondre à toutes vos questions.