El oscilador de Hartley Una de las desventajas principales del circuito básico del oscilador del LC que miramos en el tutorial anterior es que no tienen ningún medio de controlar la amplitud de las oscilaciones y también, es difícil ajustar el oscilador a la frecuencia requerida. Si el acoplamiento electromagnético acumulativo entre L1 y L2 es demasiado pequeño, la retroalimentación sería insuficiente y las oscilaciones eventualmente desaparecerían a cero. Del mismo modo, si la retroalimentación era demasiado fuerte, las oscilaciones seguirían aumentando en amplitud hasta que estuvieran limitadas por las condiciones del circuito que producen distorsión de la señal. Así que se hace muy difícil el oscilador. Sin embargo, es posible devolver exactamente la cantidad correcta de voltaje para oscilaciones de amplitud constantes. Si retroalimentamos más de lo necesario, la amplitud de las oscilaciones puede ser controlada mediante la polarización del amplificador de tal manera que si las oscilaciones aumentan en amplitud, el sesgo se incrementa y la ganancia del amplificador se reduce. Si la amplitud de las oscilaciones disminuye, el sesgo disminuye y la ganancia del amplificador aumenta, aumentando así la retroalimentación. De esta manera la amplitud de las oscilaciones se mantienen constantes usando un proceso conocido como Bias de Base Automático. Una gran ventaja de la polarización de base automática en un oscilador controlado por voltaje, es que el oscilador puede hacerse más eficiente proporcionando una polarización de clase B o incluso una condición de polarización de clase C del transistor. Esto tiene la ventaja de que la corriente de colector sólo fluye durante parte del ciclo de oscilación de manera que la corriente de colector quiescente es muy pequeña. A continuación, este 8220 self-tuning8221 circuito de oscilador de base forma uno de los tipos más comunes de LC paralelo resonancia realimentación oscilador configuraciones llamado el circuito de Hartley Oscilador. Circuito del tanque del oscilador de Hartley En el oscilador de Hartley el circuito LC sintonizado se conecta entre el colector y la base de un amplificador del transistor. En cuanto a la tensión oscilatoria, el emisor está conectado a un punto de derivación de la bobina de circuito sintonizado. La parte de realimentación del circuito de tanque LC sintonizado se toma del grifo central de la bobina del inductor o incluso dos bobinas separadas en serie que están en paralelo con un condensador variable C, como se muestra. El circuito de Hartley se refiere a menudo como un oscilador de la inductancia dividida porque la bobina L es centro-tapped. En efecto, la inductancia L actúa como dos bobinas separadas muy próximas con la corriente que fluye a través de la sección de bobina XY, induce una señal en la sección de bobina YZ a continuación. Un circuito de Hartley Oscillator se puede fabricar a partir de cualquier configuración que utilice una sola bobina tachada (similar a un autotransformador) o un par de bobinas conectadas en serie en paralelo con un solo condensador como se muestra a continuación. Diseño básico del oscilador Hartley Cuando el circuito está oscilando, el voltaje en el punto X (colector), relativo al punto Y (emisor), es 180 o fuera de fase con el voltaje en el punto Z (base) con respecto al punto Y. La frecuencia de la oscilación, la impedancia de la carga del colector es resistiva y un aumento en el voltaje de la base causa una disminución en la tensión del colector. Luego hay un cambio de fase de 180º en la tensión entre la Base y el Colector y esto junto con el desplazamiento de fase original de 180º en el bucle de realimentación proporciona la relación de fase correcta de retroalimentación positiva para las oscilaciones que se han de mantener. La cantidad de realimentación depende de la posición del punto 8220 de toma de corriente del inductor. Si se mueve más cerca del colector, aumenta la cantidad de realimentación, pero la salida tomada entre el colector y la tierra se reduce y viceversa. Los resistores, R1 y R2 proporcionan la polarización CC de estabilización usual para el transistor de la manera normal, mientras que los condensadores actúan como condensadores de bloqueo de CC. En este circuito del oscilador de Hartley, la corriente del colector de CC fluye a través de la parte de la bobina y por esta razón el circuito se dice que es 8220 alimentado en serie 8221 con la frecuencia de la oscilación del oscilador de Hartley que se da como. Nota: L T es la inductancia acumulativa total acumulada si se utilizan dos bobinas separadas, incluyendo su inductancia mutua, M. La frecuencia de las oscilaciones se puede ajustar variando el condensador 8220tuning8221, C o variando la posición del núcleo de polvo de hierro dentro de la bobina (sintonización inductiva) dando una salida en una amplia gama de frecuencias lo que hace que sea muy fácil de sintonizar. También el Hartley Oscillator produce una amplitud de salida que es constante en toda la gama de frecuencias. Además del oscilador Hartley de la serie anterior, también es posible conectar el circuito del tanque sintonizado a través del amplificador como un oscilador alimentado por derivación, como se muestra a continuación. Circuito de oscilador de Hartley alimentado por derivación En el circuito de oscilador de Hartley alimentado por derivación, tanto los componentes de CA como de CC de la corriente del colector tienen rutas separadas alrededor del circuito. Dado que el componente de corriente continua está bloqueado por el condensador, C2 no fluye corriente continua a través de la bobina inductiva, L y menos energía se pierde en el circuito sintonizado. La bobina de radiofrecuencia (RFC), L2 es un inductor de RF que tiene una alta reactancia a la frecuencia de oscilaciones de modo que la mayor parte de la corriente de RF se aplica al circuito del tanque de sintonización LC a través del condensador, C2 a medida que el componente DC pasa por L2 a la fuente de poder. Un resistor podría ser utilizado en lugar de la RFC bobina, L2, pero la eficiencia sería menor. Oscilador Hartley Ejemplo No1 Un circuito Oscilador Hartley que tiene dos inductores individuales de 0,5mH cada uno, están diseñados para resonar en paralelo con un condensador variable que se puede ajustar entre 100pF y 500pF. Determine las frecuencias superior e inferior de oscilación y también el ancho de banda de los osciladores Hartley. Desde arriba podemos calcular la frecuencia de oscilaciones para un oscilador Hartley como: El circuito consta de dos bobinas inductivas en serie, por lo que la inductancia total se da como: Hartley Oscilador Ancho de Banda Hartley Oscilador con un Op-amp Además de usar una unión bipolar Transistor (BJT) como fase activa de los amplificadores del oscilador de Hartley, también podemos utilizar un transistor de efecto de campo (FET) o un amplificador operacional, (op-amp). El funcionamiento de un Op-amp Hartley Oscillator es exactamente el mismo que para la versión transistorizada con la frecuencia de operación calculada de la misma manera. Considere el circuito de abajo. Circuito Op-amp del Oscilador de Hartley La ventaja de construir un Oscilador Hartley usando un amplificador operacional como su etapa activa es que la ganancia del amplificador operacional se puede ajustar muy fácilmente usando los resistores de realimentación R1 y R2. Como con el oscilador transistorizado arriba, la ganancia del circuito debe ser igual o ligeramente mayor que la relación de L1 / L2. Si las dos bobinas inductivas están enrolladas sobre un núcleo común y la inductancia mutua M existe entonces la relación se convierte en (L1M) / (L2M). El resumen del oscilador de Hartley Después de resumir, el oscilador de Hartley consiste en un circuito paralelo del tanque del resonador de LC cuya regeneración se consigue vía un divisor inductivo. Como la mayoría de los circuitos del oscilador, el oscilador de Hartley existe en varias formas, con la forma más común que es el circuito del transistor arriba. Esta configuración del oscilador Hartley tiene un circuito de tanque sintonizado con su bobina resonante conectada para alimentar una fracción de la señal de salida al emisor del transistor. Puesto que la salida del emisor de transistores es siempre 8220 en fase -8221 con la salida en el colector, esta señal de realimentación es positiva. La frecuencia de oscilación que es una tensión de onda senoidal se determina por la frecuencia de resonancia del circuito de tanque. En el próximo tutorial sobre osciladores. Vamos a ver otro tipo de circuito oscilador LC que es el opuesto al oscilador Hartley llamado el oscilador Colpitts. El oscilador de Colpitts utiliza dos condensadores en serie para formar una capacitancia de torsión central en paralelo con una sola inductancia dentro de su circuito de tanque resonante. Osciladores anteriores de la oscilación de LC Osciladores de la onda de Seno El oscilador del puente de Wien, el oscilador del cristal de Pierce, Hartley, Colpitts y osciladores de la entrada templada Ya hemos tratado varios tipos de osciladores de la relajación en estas unidades. Las ondas senoidales que crea su generador de funciones están formadas por ondas cuadradas, circuitos y filtros de formación de ondas, y en realidad no son ondas senoidales muy buenas, aunque tienen la mayor parte de su energía cerca de una frecuencia. Si necesita mejores ondas senoidales, un oscilador lineal las hará. Un oscilador lineal es muy diferente de un oscilador de relajación. El nombre lineal realmente no encaja, ya que todos los osciladores son no lineales, pero un oscilador lineal por lo menos no produce esquinas ni saltos, sino una onda suave. Hay muchos aspectos interesantes a estos osciladores. El más importante es probablemente lo que determina la amplitud de la oscilación y mantiene la retroalimentación con precisión en -1, por lo que la salida tiene una amplitud constante. Un oscilador también debe comenzar, y esto puede ser interesante, especialmente cuando el oscilador es capaz de oscilar, o en el umbral. Aquí no haremos teoría, pero veremos algunos osciladores prácticos y veremos cómo funcionan. El oscilador del puente de Wien El primero es el oscilador notable del puente de Wien (nombrado después del profesor Wien, y no deletreado Wein). Este oscilador da una onda senoidal realmente hermosa, y es una excelente opción para un oscilador de audio de precisión. Su característica es la red RC que consiste en R y C en serie con una combinación paralela de R y C, como se muestra en el diagrama de circuito inferior. Las resistencias y los condensadores pueden ser diferentes en valor, pero es mucho más simple tomarlos iguales, y nada del valor se pierde. Esta red, considerada como un filtro pasivo, da cambio de fase cero para alguna frecuencia intermedia, dada por f 1 / 2piRC. Es un filtro de segundo orden (dos condensadores), y esta es una ocurrencia notable. Elaborar la función de transferencia de la red, que es V o / V i jomegaCR / 1 - (omegaCR) 2 3jomegaCR. A la frecuencia de fase cero, la ganancia es exactamente 1/3. Utilice un generador de funciones para suministrar a la red una onda sinusoidal y utilice el alcance para observar V in y V out. Es instructivo usar el diagrama XY y mirar la figura de Lissajous. A la frecuencia de la fase cero, la figura se reducirá a una línea recta, mostrando este hecho. A baja frecuencia, la salida conduce, mientras que a alta frecuencia la salida se retrasa. Este tipo de filtro de segundo orden se denomina filtro de paso múltiple, utilizado para sus propiedades de fase en lugar de para sus propiedades de amplitud. El circuito para el oscilador se da a la derecha. La red de Wien se ve a la derecha, dispuesta para dar retroalimentación positiva, que un oscilador debe tener. El amplificador operacional funciona con un suministro bipolar, por lo que la salida puede oscilar por encima y por debajo del suelo. Tenga en cuenta que la red Wien se devuelve a GND, no el suministro negativo. A la izquierda está la red de retroalimentación negativa. Cuando el oscilador está funcionando de forma estable, esto debe equilibrar exactamente la retroalimentación positiva. Es imposible hacer esto con resistencias fijas. Si la retroalimentación positiva domina, entonces el op-amp se satura y tenemos un oscilador de relajación. Si la retroalimentación negativa domina, entonces el oscilador nunca comienza. Debemos comenzar con retroalimentación positiva y luego reducirla a medida que aumenta la amplitud, y finalmente mantener una amplitud constante por ajuste de minutos. Esto se hace generalmente con las lámparas del filamento del tungsteno, como aquí. Si usted desea construir el oscilador, usted tendrá que hurgar alrededor para las lámparas convenientes. Acabo de pasar a tener las lámparas JKL7876 alrededor, y fueron presionados en servicio. En realidad tomó dos en serie, pero el trabajo se puede hacer con una lámpara, si es adecuado. La resistencia frente a la característica de corriente para estas lámparas se muestra a la izquierda. Observe cómo rápidamente la resistencia aumenta con la corriente. Esto es justo lo que necesitamos, ya que una mayor amplitud de la salida calentará más la lámpara, aumentará su resistencia y disminuirá la retroalimentación positiva. La lámpara es calentada por el valor rms de la corriente alterna a través de ella, y su inercia térmica significa que no puede seguir las variaciones instantáneas. Se ve afectada sólo por el valor rms de la salida. Trate de encontrar una lámpara con una resistencia de 100Omega cuando está fría (como los dos 7876s en serie). Cuando el oscilador está funcionando, usted no debe ver la lámpara incluso que brilla intensamente (aunque algo pudo). La lámpara durará para siempre en este circuito. Una vez que tenga una lámpara adecuada, puede hacer el oscilador y observar su salida. Cuando se enciende por primera vez, el amplificador operacional podría saturar, pero cuando la lámpara se calienta, la forma de onda se alejará y asumirá una forma hermosa. La amplitud se determina por la interacción de la lámpara y R1. Para obtener un oscilador de alrededor de 1 kHz, usé R 15k, C 0.01. La corriente rms, determinada a partir de la amplitud de salida de 13,4 V pico a pico, fue de 9,6 mA, dentro de las capacidades de la salida de los amplificadores op. Cómo cambiaría R 1 para obtener una amplitud menor? En este caso, la resistencia de las dos lámparas en serie era 165Omega cuando el oscilador estaba en funcionamiento. Osciladores de Cristal Algunos cristales desarrollan cargas superficiales cuando son exprimidos, doblados o torcidos, y se llaman piezoeléctricos. Por el contrario, cuando se les aplica un campo eléctrico, se expanden, se contraen, se doblan o se retuercen. Las vibraciones mecánicas del cristal están directamente asociadas con cambios eléctricos a la misma frecuencia. Como todos los sistemas mecánicos, los cristales pueden vibrar a frecuencias resonantes, donde pequeños empujes crean una gran amplitud, al igual que en circuitos resonantes eléctricos. La vibración mecánica de los cristales da un estándar de tiempo, mejor que el de los relojes mecánicos, pero inferior al de las vibraciones atómicas. El cuarzo es un material piezoeléctrico, no el más sensible, pero tan estable mecánicamente y eléctricamente que es casi el único cristal resonante usado. Una placa delgada vibrará a frecuencias de megahertz, por lo que los cristales se utilizan en circuitos de radiofrecuencia. Las vibraciones más frecuentemente usadas no son las simples vibraciones de espesor de una placa elástica, sino que son modos de corte más complicados que proporcionan las frecuencias deseadas y la mejor independencia de temperatura. El circuito equivalente de un cristal, representado en la figura de la izquierda, consiste en una capacitancia C1 (de los electrodos metálicos en dos superficies opuestas) en paralelo con un circuito RLC en serie que representa el propio cristal, denominado brazo moción. En la que el valor equivalente de L es sorprendentemente grande. Es esto lo que hace que el cristal sea un buen estándar de frecuencia. La reactancia de un cristal varía con la frecuencia como se muestra a la derecha. En frecuencias bajas y altas, parece capacitivo, con un intervalo corto entre las frecuencias de la serie y de la resonancia donde parece una inductancia. Un cristal típico podría tener C 10 fF (0,010 pF), L 2 H y R 50 Omega, lo que da una serie de frecuencia de resonancia de f s 1 / 2piradic (LC) 1,125 MHz. El Q de la resonancia es Q omegaL / R 141.400, por lo que el ancho de la resonancia es sólo 8 Hz. La frecuencia de resonancia paralela f _ {p} es un poco mayor, la cantidad exacta dependiendo de C _ {1} y la capacitancia de carga externa. Al variar la capacidad de carga, la frecuencia de resonancia puede ajustarse ligeramente, lo que se denomina tracción del cristal. Dependiendo del circuito, el cristal puede resonar en el modo en serie o en paralelo, y en cualquier caso controlará la frecuencia. El oscilador de cristal más simple es el oscilador Pierce, que se muestra en la figura de la izquierda. Se utiliza un FET como dispositivo de amplificación, ya que proporciona una alta resistencia de entrada que permite el uso de una resistencia de puerta de 10M. El cristal tenía una frecuencia de 2.000 MHz, pero cualquier cristal razonable puede ser utilizado. El estrangulador de RF de 3,3 mH da una impedancia de carga alta a la corriente alterna, al pasar la corriente de drenaje de corriente continua sin caída de voltaje (el estrangulador tenía una resistencia de 41Omega). El estrangulador debe estar especialmente diseñado para retener la inductancia deseada mientras transporta CC, así que asegúrese de que el estrangulador que utilice esté diseñado para este propósito. La impedancia del estrangulador es superior a 41k a 2 MHz, lo que da una ganancia suficiente. El cristal es el único elemento resonante en el circuito, por lo que debe determinar la frecuencia de oscilación. Está conectado como para la realimentación shunt-shunt. Aquí es un caso cuando se desea la inestabilidad, y hay un cambio de fase de 180 grados en la resonancia, haciendo la retroalimentación positiva. La amplitud está limitada por el rango máximo de las excursiones de tensión en el drenaje. La resistencia R se puede utilizar para reducir la realimentación y la transmisión de cristal. No es necesario para la oscilación, y si observa la salida wavform cuando es cero, verá una forma de onda aplanada arriba y abajo. Con R 10k, la forma de onda es mucho más sinusoidal, especialmente las partes superiores, pero la parte inferior es aún notablemente aplanada. Con R 15k, el oscilador no oscilará (no arranca). Los cristales, por cierto, no deben ser conducidos con un voltaje demasiado alto, o la tensión mecánica los romperá. La amplitud de la oscilación en el desagüe fue de 24 V con R 1k, la tensión de RF a través del estrangulador se invierte en la dirección durante el ciclo. Osciladores de puerta sintonizada Los osciladores estudiados aquí se basan en el circuito de la izquierda, que muestra los principios. Los valores de los componentes no se muestran, ya que este circuito no ha sido construido y probado todavía, y está aquí sólo para ilustración. Q es un FET, con alta resistencia de entrada y corriente de drenaje autolimitada, ambas características son importantes aquí. También se puede utilizar un tubo de vacío de triodo, que tiene las mismas características. Cuando el circuito está en reposo, la resistencia R $ _ {g} $. Llamado una fuga en la rejilla (de los días del tubo de vacío) proporciona V GS 0, y por lo tanto la corriente de drenaje es I DSS. Y el FET está preparado para amplificar. El circuito sintonizado L1C proporciona una tensión oscilante a la puerta a través del condensador de bloqueo Cg cuando se excita. La corriente de drenaje entonces varía de manera simpática, y está acoplada a través de la inductancia mutua M12 al circuito sintonizado. Si las polaridades están bien dispuestas, se animan las oscilaciones en el circuito sintonizado y si las pérdidas son contrapesadas, las oscilaciones continúan e incluso aumentan. Cuando la puerta llega a ser positiva en aproximadamente 0,7 V, la corriente a través de R g tira de la puerta negativa, disminuyendo la ganancia hasta que las pérdidas son compensadas y la amplitud de la oscilación es constante. Cuando esto ocurre, la compuerta se vuelve bastante negativa, incluso más allá del corte, y la corriente de drenaje disminuye. Todos los osciladores estudiados a continuación operan de esta manera. La fuga de red resuelve los problemas básicos de cada oscilador: el arranque y la limitación de la amplitud. El diodo D está allí sólo para facilitar la carga en la compuerta cuando se inicia no tiene ningún efecto cuando el oscilador está en funcionamiento. Este circuito se llama un oscilador de Armstrong para honrar al mayor Armstrong, que inventó el receptor regenerativo, y mucho más ademas en la radio. Añadió la bobina de tickler L 2 que proporciona retroalimentación positiva. Si L o C es variado, la frecuencia de oscilación cambia, y tenemos un oscilador de frecuencia variable. O VFO. Los circuitos LC sintonizados no proporcionan un buen control de frecuencia, pero con esfuerzo se pueden construir VFOs relativamente estables. Los osciladores con inductancias de núcleo de aire son bastante prácticos en las frecuencias de radio (por encima de, digamos, 250 kHz). Tenga en cuenta que la inductancia de una bobina de núcleo de aire no se ve afectada por la CC en la bobina. El circuito que se muestra se denomina alimentado en serie porque el flujo de polarización y señal en el mismo circuito de drenaje (la fuente de alimentación debe ser puenteada con un condensador por lo que es una buena señal de tierra). El drenaje también podría ser alimentado por derivación. Como en el oscilador Pierce anterior, mediante el uso de un RFC y un condensador para separar el sesgo y la señal. Dos modos de retroalimentación se muestran a la derecha. En el circuito de Hartley, el inductor se golpea para que coincida con la baja impedancia del circuito colector (o placa, para un tubo), mientras que el otro extremo suministra la base (o rejilla). Sólo se utiliza un condensador, lo que facilita la afinación. El circuito de Colpitts no requiere un inductor con derivación, sino que utiliza dos condensadores como divisor capacitivo de voltaje. La fase es opuesta a los dos extremos del circuito sintonizado, proporcionando la retroalimentación positiva necesaria. La frecuencia es f 1 / 2piradicLC. En los circuitos de RF de alta frecuencia usuales, L está en muH y C en pF. A la izquierda se muestra una modificación del circuito de Colpitts, llamado oscilador Clapp. Este circuito se puede construir y probar. El condensador de sintonía está en serie con la inductancia aquí, es un condensador fijo, pero en un VFO sería variable. En este circuito, los tres condensadores son 0,001 muF, pero en un circuito práctico, la capacitancia en serie con el inductor sería mucho menor que las otras dos (tal vez 50 pF), y daría un rango considerable de frecuencias. El inductor era un inductor de núcleo de ferrita de 120 muH (mostrado como uH en los esquemas) que tenía que tener a mano. El inductor de 1 mH en el cable de fuente es un inductor de radiofrecuencia o RFC, diseñado para retener su inductancia cuando una corriente continua razonable pasa a través de ella. Aquí, separa el circuito de polarización del circuito de RF. Los conductores del MPF 102 JFET son DSG, en ese orden, cuando se mira el lado plano del paquete con los cables hacia abajo. Este circuito dio una señal de pico a pico de 5 V en la fuente a una frecuencia de aproximadamente 828 kHz, apropiada para un inductor de 120 mH que resonaba con 1/3 nF - los tres condensadores de 0,001 en serie. La tensión media de la puerta era de aproximadamente -4,5 V, lo que significaba que la puerta variaba desde aproximadamente -10 V, bien más allá del corte, hasta 0,7 V, limitada por el diodo. La corriente de drenaje media fue de 0,6 mA. El JFET funciona como un amplificador de Clase C en este circuito. Esto hace que un excelente oscilador de RF para otros fines, si usted no tiene un generador de señal. Un oscilador Hartley se muestra a la derecha. Utiliza la mayoría de los mismos componentes que el oscilador Clapp. Un condensador es necesario para bloquear el voltaje de polarización de puerta del circuito sintonizado. El condensador de sintonización es un condensador de poli de 100 pF. L1 es una bobina enrollada con 30 alambres en una forma 1/2 - usé un tubo de lucite. Tiene 210 vueltas, tiró en la vuelta 45, y es cerca de 3 largos. El tubo hace una manija agradable mientras que enrolla la bobina, y se corta cuando el enredo es acabado. Los extremos de la bobina se pueden colocar a través de 60 agujeros en cada extremo. Cuando llegue a la vuelta 45, raspar un poco del esmalte con papel de lija y soldar el cable del grifo a la misma. Esta es una operación delicada, pero no es realmente difícil. Las vueltas se pueden asegurar con la bobina dope, si usted la tiene. Si no, sólo use cinta transparente o laca de uñas. La soldadura 22 conduce a cada uno de los tres hilos. Mi oscilador fue a 1,67 MHz. La inductancia de la bobina se puede estimar a partir de la fórmula LD2N2 / (18D40L) muH, donde D es el diámetro y L la longitud de la bobina en pulgadas, y N es el número de vueltas, lo que da 85 muH. Con 100 pF, esto predice una frecuencia resonante de 1,73 MHz, acuerdo lo suficientemente cercano. Hubo una oscilación parásita muy notable a unos 10 MHz, causada por la capacitancia parásita con los cables largos y bucles a la bobina mejor disposición curaría esto. La puerta funcionaba a -5,86 V, y la salida era de nuevo de aproximadamente 5 V pico a pico. Es muy satisfactorio ver el trabajo del oscilador con las bobinas que usted se hierve. Otros osciladores se discuten en otras páginas, por ejemplo The VTVM y GDO. Donde se estudia el oscilador de rejilla-inmersión, y los tubos de vacío. Donde se presentan osciladores locales para superheterodynes. El oscilador de Colpitts En muchos aspectos, el oscilador de Colpitts es exactamente el contrario del oscilador de Hartley que miramos en el tutorial anterior. Al igual que el oscilador de Hartley, el circuito del tanque sintonizado consiste en un subcircuito de resonancia LC conectado entre el colector y la base de un amplificador de transistor de una etapa que produce una forma de onda de salida sinusoidal. La configuración básica del oscilador de Colpitts se asemeja a la del oscilador de Hartley pero la diferencia esta vez es que el golpear del centro del subcircuito del tanque ahora se hace en la unión de una red 8220capacitive del divisor8221 de la tensión en vez de un inductor del tipo autotransformador tachado como en El oscilador de Hartley. Circuito del tanque del oscilador de Colpitts El oscilador de Colpitts utiliza una red capacitiva del divisor de voltaje como su fuente de la regeneración. Los dos condensadores, C1 y C2 se colocan a través de un solo inductor común, L como se muestra. Entonces C1. C2 y L forman el circuito del tanque sintonizado con la condición para las oscilaciones que son: X C1 X C2 X L. El mismo que para el circuito del oscilador de Hartley. La ventaja de este tipo de configuración de circuito capacitivo es que con menos inducción propia y mutua dentro del circuito de tanque, se mejora la estabilidad de frecuencia del oscilador junto con un diseño más simple. Al igual que con el oscilador Hartley, el oscilador Colpitts utiliza un amplificador de transistor bipolar de una sola etapa como el elemento de ganancia que produce una salida sinusoidal. Considere el circuito de abajo. Circuito de Oscilador de Colpitts Básico El terminal de emisor del transistor se conecta efectivamente a la unión de los dos condensadores C1 y C2 que están conectados en serie y actúan como un simple divisor de tensión. Cuando se aplica en primer lugar la alimentación, los condensadores C1 y C2 se cargan y luego se descargan a través de la bobina L. Las oscilaciones a través de los condensadores se aplican a la unión base-emisor y aparecen en la salida del colector amplificada. Los resistores, R1 y R2 proporcionan la polarización CC de estabilización usual para el transistor de la manera normal, mientras que los condensadores adicionales actúan como condensadores de derivación de bloqueo de corriente continua. En el circuito colector se utiliza una inductancia de radiofrecuencia (RFC) para proporcionar una alta reactancia (idealmente circuito abierto) a la frecuencia de oscilación, (r) y una baja resistencia en DC para ayudar a iniciar las oscilaciones. El desplazamiento de fase externo requerido se obtiene de manera similar a la del circuito oscilador de Hartley con la realimentación positiva requerida obtenida para oscilaciones sostenidas no amortiguadas. La cantidad de retroalimentación viene determinada por la relación de C1 y C2. Estas dos capacitancias están generalmente 8220ganged8221 juntas para proporcionar una cantidad constante de realimentación de modo que como una es ajustada la otra automáticamente sigue. La frecuencia de oscilaciones para un oscilador de Colpitts viene determinada por la frecuencia de resonancia del circuito del tanque LC y se da como: donde C T es la capacitancia de C1 y C2 conectada en serie y se da como: La configuración del amplificador de transistor es de un amplificador de emisor común con la señal de salida 180 o fuera de fase con respecto a la señal de entrada. El cambio de fase adicional de 180º requerido para la oscilación se consigue por el hecho de que los dos condensadores están conectados entre sí en serie pero en paralelo con la bobina inductiva dando como resultado un desplazamiento de fase global del circuito cero o 360º. La cantidad de retroalimentación depende de los valores de C1 y C2. Podemos ver que la tensión en C1 es la misma que la tensión de salida de los osciladores, Vout y que la tensión a través de C2 es la tensión de realimentación de los osciladores. Entonces, el voltaje en C1 será mucho mayor que en C2. Por lo tanto, cambiando los valores de los condensadores C1 y C2 podemos ajustar la cantidad de voltaje de realimentación devuelta al circuito del tanque. Sin embargo, grandes cantidades de retroalimentación pueden hacer que la onda sinusoidal de salida se distorsione, mientras que pequeñas cantidades de retroalimentación pueden no permitir que el circuito oscile. Entonces la cantidad de realimentación desarrollada por el oscilador de Colpitts se basa en la relación de capacitancia de C1 y C2 y es lo que gobierna la excitación del oscilador. Esta relación se denomina fracción de retroalimentación 82208221 y se da simplemente como: Colillts Oscillator Ejemplo No1 A Colpitts El circuito oscilador que tiene dos condensadores de 24nF y 240nF respectivamente están conectados en paralelo con un inductor de 10mH. Determine la frecuencia de oscilaciones del circuito, la fracción de realimentación y dibuje el circuito. La frecuencia de oscilación para un oscilador de Colpitts se da como: Como el circuito de colpitts consta de dos condensadores en serie, la capacitancia total es por lo tanto: La inductancia del inductor se da como 10mH, entonces la frecuencia de oscilación es: El oscilador de Colpitts es por lo tanto 10.8kHz con la fracción de la regeneración dada como: Oscilador de Colpitts Oscilador de Colpitts del circuito usando un Op-amp Apenas como el oscilador anterior de Hartley. Así como el uso de un transistor de unión bipolar (BJT) como la etapa activa de los osciladores, podemos también un amplificador operacional, (op-amp). El funcionamiento de un Op-amp Colpitts Oscillator es exactamente el mismo que para la versión transistorizada con la frecuencia de operación calculada de la misma manera. Considere el circuito de abajo. Circuito de Op-amp del Oscilador de Colpitts Tenga en cuenta que siendo una configuración de amplificador inversor, la relación de R2 / R1 establece la ganancia de los amplificadores. Se requiere una ganancia mínima de 2,9 para iniciar oscilaciones. La resistencia R3 proporciona la realimentación requerida al circuito del tanque LC. Las ventajas del oscilador de Colpitts sobre los osciladores de Hartley son que el oscilador de Colpitts produce una forma de onda sinusoidal más pura debido a las trayectorias de la impedancia baja de los condensadores en las altas frecuencias. También debido a estas propiedades de reactancia capacitiva, el oscilador Colpitts basado en FET puede operar a frecuencias muy altas. Por supuesto, cualquier amplificador operacional o FET utilizado como dispositivo de amplificación debe ser capaz de funcionar a las altas frecuencias requeridas. Colpitts Oscillator Resumen Después, para resumir, el Colpitts Oscillator consiste en un circuito de tanque de resonador LC paralelo cuya retroalimentación se consigue mediante un divisor capacitivo. Como la mayoría de los circuitos del oscilador, el oscilador de Colpitts existe en varias formas, con la forma más común que es el circuito del transistor arriba. La toma central del subcircuito del tanque se realiza en la unión de una red 8220 de división de tensión capacitiva 8222 para alimentar una fracción de la señal de salida al emisor del transistor. Los dos condensadores en serie producen un cambio de fase de 180 o que se invierte por otro 180 o para producir la retroalimentación positiva requerida. La frecuencia de oscilación que es una tensión de onda senoidal más pura se determina por la frecuencia de resonancia del circuito de tanque. En el próximo tutorial sobre osciladores. Vamos a ver RC Oscillators que utiliza resistencias y condensadores como su circuito de tanque para producir una forma de onda sinusoidal. Anterior The Hartley Oscillator Parece que hay un problema con su circuito Colillts Osillator. Si descuido conectar R1 y R2 a la base del transistor (y dejar todo lo demás igual), puedo conseguir que el circuito oscile a una frecuencia modulada en SPICE. Sin embargo, si empate R1 y R2 a la base como se muestra en su circuito, la oscilación no es sostenida. Podría usted por favor revisar su circuito El oscilador LC utiliza un amplificador de transistor que requiere sesgo. Existen diferentes maneras de conseguir esto, pero en el ejemplo simple anterior la red divisora de voltaje suministra la polarización directa a la base del transistor. This can also be achieved using self bias techniques with a single biasing resistor providing feedback from the Collector and Base of the transistor.
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