Oscilador Colpitts: Trabalho e Aplicações

Oscilador Colpitts: Trabalho e Aplicações

O circuito eletronico que produz um sinal eletrônico oscilante periódico, como onda senoidal, onda quadrada ou qualquer outra onda, é denominado Oscilador Eletrônico. Os osciladores podem ser classificados em diferentes tipos, geralmente com base em sua frequência de saída. Os osciladores eletrônicos podem ser denominados como osciladores controlados por tensão como sua frequência de oscilações pode ser controlada por sua tensão de entrada. Os primeiros osciladores controlados por tensão eletrônicos podem ser considerados como dois tipos, a saber: Oscilador Linear e Oscilador Não Linear.

Oscilador Eletrônico

Oscilador Eletrônico

Os osciladores não lineares são usados ​​para produzir formas de onda de saída não senoidais. Os osciladores lineares são usados ​​para produzir formas de onda de saída sinusoidal e são classificados em muitos tipos, como oscilador de retroalimentação, oscilador de resistência negativa, oscilador Colpitts, oscilador Hartley, oscilador Armstrong, oscilador de mudança de fase, oscilador Clapp, oscilador de linha de atraso, oscilador de Pierce, Oscilador ponte Wien, oscilador Robinson e assim por diante. Neste artigo específico, estamos discutindo sobre um dos muitos tipos de circuitos osciladores lineares, o Oscilador Colpitts.




Oscilador Colpitts

O oscilador é um amplificador com feedback positivo e converte o sinal de entrada DC em forma de onda de saída AC com unidade de frequência variável e certa forma de onda de saída (como onda senoidal ou onda quadrada, etc) usando o feedback positivo em vez do sinal de entrada. Os osciladores que utilizam o indutor L e o capacitor C em seu circuito são chamados de oscilador LC, que é um tipo de oscilador linear.

Oscilador Colpitts

Oscilador Colpitts

Os osciladores LC podem ser projetados usando diferentes métodos. Os osciladores LC bem conhecidos são oscilador Hartley e oscilador Colpitts. Entre esses dois, o design frequentemente usado é o Oscilador Colpitts, projetado e nomeado em homenagem ao engenheiro americano Edwin H Colpitts em 1918.

Teoria do oscilador de Colpitts

Consiste em um circuito tanque que é um sub-circuito de ressonância LC feito de dois capacitores em série conectados em paralelo a um indutor e a frequência das oscilações pode ser determinada usando os valores desses capacitores e do indutor do circuito tanque.

Este oscilador é quase semelhante ao oscilador Hartley em todos os aspectos, portanto, é denominado como oscilador elétrico dual de Hartley e é projetado para a geração de oscilações sinusoidais de alta frequência com as frequências de rádio tipicamente variando de 10 KHz a 300 MHz. A principal diferença entre esses dois osciladores é que ele usa capacitância derivada, enquanto o oscilador Hartley usa indutância derivada.


Circuito Oscilador Colpitts

Todos os outros circuitos osciladores que geram formas de onda sinusoidais utilizam o circuito ressonante LC, exceto alguns circuitos eletrônicos, como osciladores RC, oscilador Wien-Robinson e alguns osciladores de cristal que não requerem indutâncias adicionais para esta finalidade.

Diagrama de circuito do oscilador Colpitts

Diagrama de circuito do oscilador Colpitts

Isso pode ser realizado usando um dispositivo de ganho, como Transistor de junção bipolar (BJT) , amplificador operacional e transistor de efeito de campo (FET) como semelhante em outros osciladores LC também. Os capacitores C1 e C2 formam o divisor de potencial e esta capacitância derivada no circuito tanque pode ser usada como fonte para feedback e esta configuração pode ser usada para fornecer melhor estabilidade de frequência em comparação com o oscilador Hartley no qual a indutância derivada é usada para configuração de feedback.

O resistor re no circuito acima fornece estabilização para o circuito contra variações de temperatura. O capacitor Ce conectado no circuito que é paralelo ao Re, fornece caminho reativo baixo para o sinal AC amplificado agindo como Capacitor de bypass . O Resistores R1 e R2 forma divisor de tensão para circuito e fornece polarização para o transistor. O circuito consiste em um Amplificador acoplado RC com transistor de configuração de emissor comum. O capacitor de acoplamento Coutblocks DC, fornecendo um caminho AC do coletor para o circuito do tanque.

Oscilador Colpitts Funcionando

Sempre que a fonte de alimentação é ligada, os capacitores C1 e C2 mostrados no circuito acima começam a carregar e, depois que os capacitores ficam totalmente carregados, os capacitores começam a descarregar através do indutor L1 no circuito, causando oscilações harmônicas amortecidas no circuito do tanque.

Circuito de tanque com capacitores e indutores

Circuito de tanque com capacitores e indutores

Assim, uma tensão CA é produzida em C1 e C2 pela corrente oscilatória no circuito tanque. Enquanto esses capacitores são totalmente descarregados, a energia eletrostática armazenada nos capacitores é transferida na forma de fluxo magnético para o indutor e, assim, o indutor é carregado.

Da mesma forma, quando o indutor começa a descarregar, os capacitores começam a carregar novamente e este processo de carregamento de energia e descarregamento de capacitores e indutor continua causando a geração de oscilações e a frequência dessas oscilações pode ser determinada usando a frequência ressonante do circuito tanque que consiste em indutor e capacitores. Este circuito tanque é considerado o reservatório de energia ou armazenamento de energia. Isso ocorre por causa da frequente carga e descarga de energia do indutor, capacitores que fazem parte da rede LC que forma o circuito do tanque.

As oscilações contínuas não amortecidas podem ser obtidas a partir do critério de Barkhausen. Para oscilações sustentadas, a mudança de fase total deve ser 3600 ou 00. No circuito acima, como dois capacitores C1 e C2 são conectados ao centro e aterrados, a tensão no capacitor C2 (tensão de feedback) é 1800 com a tensão no capacitor C1 (tensão de saída ) O transistor emissor comum produz um deslocamento de fase de 1800 entre a tensão de entrada e saída. Assim, a partir do critério de Barkhausen, podemos obter oscilações contínuas não amortecidas.
A frequência ressonante é dada por

ƒr = 1 / (2√√ (L1 * C))

Onde ƒr é a frequência ressonante

C é a capacitância equivalente da combinação em série de C1 e C2 do circuito tanque

É dado como

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

L1 representa a auto-indutância da bobina.

Aplicações do oscilador Colpitts

  • É usado para geração de sinais de saída sinusoidal com frequências muito altas.
  • O oscilador Colpitts usando dispositivo SAW pode ser usado como os diferentes tipo de sensores tal como sensor de temperatura . Como o dispositivo usado neste circuito é altamente sensível a perturbações, ele detecta diretamente de sua superfície.
  • É freqüentemente usado para aplicações nas quais uma ampla faixa de frequências está envolvida.
  • Usado para aplicações nas quais oscilações contínuas e não amortecidas são desejadas para o funcionamento.
  • Este oscilador é preferido em situações em que se destina a resistir a altas e baixas temperaturas com frequência.
  • A combinação deste oscilador com alguns dispositivos (ao invés do circuito tanque) pode ser usada para alcançar grande estabilidade de temperatura e alta frequência.
  • É usado para o desenvolvimento de dispositivos móveis e comunicações de rádio .
  • Possui diversos aplicativos utilizados para fins comerciais.

Portanto, este artigo discute brevemente sobre o oscilador Colpitts, teoria, funcionamento e aplicações do oscilador Colpitts junto com seu circuito de tanque são usados ​​em kits de projeto eletrônico grátis . Para mais informações sobre o oscilador Colpitts, poste suas dúvidas comentando abaixo.

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