Oscilador Colpitts:aplicación de circuito y sus ventajas

El oscilador Colpitts es un oscilador lineal y solo uno entre muchos osciladores LC. Es importante destacar que este oscilador utiliza la unidad de funcionamiento de los condensadores (C) y los inductores (L), de ahí el nombre de oscilador LC.

Este artículo discutirá el oscilador Colpitts, sus ventajas, aplicaciones, etc. ¡Además, lo ayudará a aprender y descubrir las conexiones correctas del oscilador Colpitts para sus necesidades!

1. ¿Qué es un oscilador Colpitts?

Un Colpitts es un oscilador electrónico. Es importante destacar que este oscilador utiliza inductores y condensadores, que contribuyen a un circuito LC.

El funcionamiento de este oscilador implica el uso de transistores, amplificadores operacionales, transistores de efecto de campo y válvulas. Además, es un oscilador armónico eléctrico con muchas aplicaciones y ventajas.

El diseño de este oscilador en particular es similar al de un oscilador Hartley. Sin embargo, el factor distintivo es que el oscilador Colpitts contiene un circuito de tanque mientras que un Hartley carece del circuito.

Nota;

En particular, hay dos osciladores; osciladores no lineales y osciladores lineales. Los osciladores no lineales producen formas de onda de salida no sinusoidales (no lineales). Mientras que los osciladores lineales, como el oscilador Colpitts, producen ondas lineales o sinusoidales.

(tecnología de oscilador con placa base).

2. ¿Circuito básico del oscilador Colpitts y cómo funciona?

• Teoría de Colpitt

La teoría de este oscilador es que tiene capacitores dobles en serie conectados a los inductores en paralelo. En particular, la disposición de estos componentes eléctricos forma un circuito de tanque resonante. La combinación de condensadores e inductores lo convierte en un circuito resonante LC paralelo. Además, los valores obtenidos de estos capacitores e inductores ayudan a determinar la frecuencia de oscilación.

La invención de los Colpitt se debió a la necesidad de generar una alta frecuencia de oscilación lineal utilizando radiofrecuencias.

Consejo adicional

Dado que el oscilador Colpitts tiene diseños similares a los de Hartley, a veces se le llama el oscilador dual eléctrico de Hartley. Sin embargo, la presencia de un circuito tanque es la única característica diferencial en los dos diseños de osciladores. De lo contrario, la diferencia de funcionamiento es que, mientras que Hartley usa inductancia con derivación, Colpitts usa capacitancia con derivación.

(Circuito oscilador LC.)

• Circuito oscilador Colpitts

(un diagrama de circuito del oscilador Colpitts)

Como cualquier circuito oscilador que produce ondas lineales, es obligatoria la presencia de una resonancia LC en el circuito. Sin embargo, las excepciones son los osciladores RC que no necesitan una resonancia LC en su curso.

Además, el uso de un dispositivo de ganancia como el transistor de unión bipolar, un amplificador operacional o un transistor de efecto de campo logra la función de oscilador. Es importante destacar que los condensadores C1 y C2 crean un divisor potencial. Como resultado, la estabilidad de frecuencia en Colpitts proviene de la capacitancia derivada. Esta capacitancia derivada presente en el circuito del tanque es la fuente de retroalimentación.

Sin embargo, conseguir un circuito estable incluso en un entorno con cambios de temperatura no es sencillo. Por lo tanto, es importante colocar una resistencia (Re) en el curso. La resistencia ayuda a mantener estable el circuito y evita que se dañe.

Además, hay un condensador (Ce) paralelo al Re. El condensador Ce actúa como un condensador de derivación que genera una ruta reactiva baja a la señal amplificada de CA. Además, el divisor de tensión formado por R1 y R2 crea una polarización de transistor que controla el flujo de corriente.

En particular, del diagrama del circuito, un amplificador acoplado RC tiene un transistor emisor común. El condensador de acoplamiento de CA de salida bloquea la CC. Como resultado, proporciona una ruta de CA desde el colector hasta el circuito del tanque.

(Circuito eléctrico del oscilador LC).

Oscilador Colpitts funcionando

Una vez que la fuente de alimentación está encendida, los condensadores C1 y C2 comienzan a cargarse. Inmediatamente estos capacitores se cargan por completo, comienzan a descargar parte de su energía a través del inductor L1. En consecuencia, el proceso de descarga hace que los circuitos del tanque tengan oscilaciones armónicas amortiguadas.

Nuevamente, la corriente oscilatoria produce un voltaje de CA a través de C1 y C2. Durante el proceso de descarga, hay presencia de energía electrostática en los capacitores. Esta energía viajará en flujo magnético al inductor, cargándolo.

De manera similar, cuando los inductores comienzan a descargarse, los capacitores comienzan a cargarse nuevamente. En consecuencia, este proceso continuo de carga y descarga genera oscilaciones. Para determinar la frecuencia de estas oscilaciones, utilice la frecuencia de resonancia del circuito.

(PCB con osciladores montados)

El circuito del tanque funciona principalmente como el área de almacenamiento de energía del circuito causada por la carga y descarga constante. Además, la formación del circuito electrónico del tanque proviene de la carga y descarga continua de los capacitores e inductores. Este proceso conduce a la separación de la red LC.

Además, el criterio de estabilidad de Barkhausen ayuda a calcular las oscilaciones continuas no amortiguadas. Sin embargo, para oscilaciones sostenidas, el cambio de fase completo debe ser 00 o 3600.

Cálculos de fórmulas de circuito

Desde el circuito, ambos capacitores se conectan a tierra o se conectan al centro. Por lo tanto, el voltaje de retroalimentación, el voltaje en C2, lee 1800, combinando el voltaje de salida, que es el voltaje en C1. En particular, entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida, el transistor de emisor común produce un cambio de fase de 1800.

Es importante destacar que la frecuencia de resonancia se calcula a partir de la fórmula;

ƒr=1/(2П√(L1*C))

donde f es la frecuencia de resonancia. C=capacitancia equivalente de C1 + C2, y L1 es la autoinducción de la bobina.

Y el cálculo de C es a partir de la fórmula

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

(un oscilador dentro de una placa base de joystick).

3. Diagrama del oscilador Colpitts

• Uso de un amplificador operacional

(un oscilador Colpitts que usa un amplificador operacional).

La disposición de un amplificador operacional está en un modo de inversión donde R1 es la resistencia de entrada y RF es la resistencia de retroalimentación. En particular, la configuración individual de RF y R1 de la ganancia del oscilador del amplificador operacional tiene grandes ventajas. Es importante destacar que la ecuación A =-Rf/R1 calcula la ganancia de un amplificador inversor.

Sin embargo, recuerde que elementos importantes como los condensadores de acoplamiento y el circuito del tanque no afectan la ganancia del amplificador operacional. Pero, en las versiones basadas en transistores, todos los componentes afectan la ganancia, especialmente el circuito electrónico del tanque.

Tenga en cuenta que la ecuación de frecuencia, el principio de funcionamiento y la teoría operativa de un oscilador de amplificador operacional son los mismos que en las versiones de transistor.

4. Aplicaciones del oscilador Colpitts

• Primero, el oscilador puede generar una señal de salida sinusoidal de alta frecuencia.
• En segundo lugar, el oscilador Colpitts puede ayudar en los desarrollos móviles y de radio.
• En tercer lugar, utilícelo en aplicaciones que requieran cambiar una amplia gama de frecuencias.
• Además, funciona perfectamente en aplicaciones que involucran cambios frecuentes de temperatura alta y baja.
• Por último, Colpitts funciona bien en configuraciones donde se necesitan oscilaciones continuas y no amortiguadas.

(una foto de un cristal oscilador).

5. Ventajas

• Un Colpitts produce ondas lineales con una alta frecuencia de oscilación.
• El dispositivo oscilador puede manejar temperaturas bajas y altas.
• Además, si usa capacitores variables, puede lograr una frecuencia variada.
• Ofrece muchos componentes para usar en un circuito oscilador Colpitts.
• Además, Colpitts tiene una frecuencia de oscilación muy estable.
• La amplitud de oscilación de la salida permanece igual si el dispositivo está en un rango de frecuencia constante.

(varios cristales osciladores.)

Resumen

Los osciladores Colpitts brindan excelentes características que los convierten en un componente electrónico confiable y fácil de usar. Si está interesado en obtener más información sobre sus proyectos de osciladores relacionados, ¡contáctenos! Nuestro equipo siempre está feliz de responder cualquier pregunta que tengas.