Colpitts振蕩器設(shè)計(jì)使用兩個(gè)與并聯(lián)電感串聯(lián)的中心抽頭電容來(lái)形成其諧振回路產(chǎn)生正弦振蕩

在許多方面，Colpitts振蕩器正好與我們?cè)谏弦粋€(gè)教程中看過(guò)Hartley Oscillator。就像Hartley振蕩器一樣，調(diào)諧振蕩電路由一個(gè)LC諧振子電路組成，該諧振子電路連接在集電極和單級(jí)晶體管放大器的基極之間，產(chǎn)生正弦輸出波形。

<的基本配置b> Colpitts Oscillator 類似于 Hartley振蕩器，但這次的不同之處在于，現(xiàn)在在“電容分壓器”的連接處進(jìn)行了油箱子電路的中心攻絲。網(wǎng)絡(luò)而不是Hartley振蕩器中的抽頭自耦變壓器型電感器。

Colpitts Oscillator
Tank Circuit

Colpitts振蕩器使用電容分壓網(wǎng)絡(luò)作為其反饋源。兩個(gè)電容 C1 和 C2 放置在單個(gè)公共電感上， L ，如圖所示。然后 C1 ， C2 和 L 形成調(diào)諧儲(chǔ)能電路，振蕩條件為： X C1 + X C2 = X L ，與Hartley振蕩器電路相同。

此類電容電路的優(yōu)點(diǎn)配置是在諧振電路中具有較小的自感和互感，振蕩器的頻率穩(wěn)定性得到改善，設(shè)計(jì)也更簡(jiǎn)單。

與Hartley振蕩器一樣，Colpitts振蕩器使用單級(jí)雙極晶體管放大器作為增益元件，產(chǎn)生正弦輸出。考慮下面的電路。

基本Colpitts振蕩器電路

發(fā)射器端子晶體管有效地連接到兩個(gè)電容器的結(jié)點(diǎn)， C1 和 C2 ，它們串聯(lián)連接并用作簡(jiǎn)單的分壓器。首次施加電源時(shí)，電容器 C1 和 C2 充電，然后通過(guò)線圈 L 放電。電容兩端的振蕩應(yīng)用于基極 - 發(fā)射極結(jié)，并出現(xiàn)在集電極輸出端放大。

電阻， R1 和 R2 提供通常以正常方式穩(wěn)定晶體管的DC偏置，而附加電容器用作DC阻塞旁路電容器。在集電極電路中使用射頻扼流圈（RFC），以振蕩頻率（?r）提供高電抗（理想情況下為開(kāi)路），并在DC處提供低電阻以幫助啟動(dòng)振蕩。

以與Hartley振蕩器電路中類似的方式獲得所需的外部相移，獲得對(duì)于持續(xù)的無(wú)阻尼振蕩所需的正反饋。反饋量由 C1 和 C2 的比率決定。這兩個(gè)電容通常被“聯(lián)合”在一起以提供恒定量的反饋，因此當(dāng)一個(gè)被調(diào)整時(shí)，另一個(gè)自動(dòng)跟隨。

Colpitts振蕩器的振蕩頻率由諧振頻率決定。 LC 坦克電路，如下：

其中 C T 是串聯(lián)連接的 C1 和 C2 的電容，給出如下：

晶體管放大器的配置是公共發(fā)射極放大器，輸出信號(hào)為180 o 關(guān)于輸入信號(hào)的異相。由于兩個(gè)電容器串聯(lián)連接在一起但與電感線圈并聯(lián)，導(dǎo)致電路的整體相移為零或360°，因此實(shí)現(xiàn)振蕩的附加180 o 相移要求。 sup> o 。

反饋量取決于 C1 和 C2 的值。我們可以看到 C1 上的電壓與振蕩器輸出電壓 Vout 相同，并且 C2 上的電壓是振蕩器反饋電壓。那么 C1 上的電壓將遠(yuǎn)大于 C2 上的電壓。

因此，通過(guò)改變電容值， C1 和 C2 我們可以調(diào)整返回到儲(chǔ)能電路的反饋電壓量。然而，大量反饋可能導(dǎo)致輸出正弦波失真，而少量反饋可能不允許電路振蕩。

然后Colpitts振蕩器產(chǎn)生的反饋量基于電容比 C1 和 C2 是控制振蕩器激勵(lì)的因素。該比率稱為“反饋分?jǐn)?shù)”，簡(jiǎn)稱為：

Colpitts振蕩器示例No1

AColpitts Oscillator電路分別連接有兩個(gè)24nF和240nF的電容器與10mH的電感并聯(lián)。確定電路振蕩的頻率，反饋分?jǐn)?shù)并繪制電路。

Colpitts振蕩器的振蕩頻率如下：

由于colpitts電路由兩個(gè)串聯(lián)電容組成，因此總電容為：

電感的電感為10mH，然后振蕩頻率為：

因此，Colpitts Oscillator的振蕩頻率 10.8kHz ，反饋分?jǐn)?shù)如下：

Colpitts振蕩器電路

Colpitts Oscillator使用運(yùn)算放大器

就像之前的 Hartley振蕩器一樣，以及使用雙極結(jié)型晶體管（BJT）作為振蕩器有源級(jí)，我們也可以使用運(yùn)算放大器（op-amp）。運(yùn)算放大器Colpitts振蕩器的操作與晶體管版本的操作完全相同，其操作頻率以相同方式計(jì)算。考慮下面的電路。

Colpitts振蕩器運(yùn)算放大器電路

請(qǐng)注意反相放大器配置， R2 / R1 的比率設(shè)置放大器增益。啟動(dòng)振蕩需要最小增益2.9。電阻 R3 為L(zhǎng)C儲(chǔ)能電路提供所需的反饋。

Colpitts振蕩器優(yōu)于Hartley振蕩器的優(yōu)勢(shì)在于Colpitts振蕩器產(chǎn)生的由于高頻電容器的低阻抗路徑，更加更純凈的正弦波形。同樣由于這些容性電抗特性，基于FET的Colpitts振蕩器可以在非常高的頻率下工作。當(dāng)然，任何用作放大器件的運(yùn)算放大器或FET必須能夠在所需的高頻下工作。

Colpitts振蕩器摘要

然后總結(jié)一下，Colpitts振蕩器由并聯(lián)的 LC 諧振器振蕩電路組成，其反饋通過(guò)電容分壓器實(shí)現(xiàn)。與大多數(shù)振蕩器電路一樣，Colpitts振蕩器有多種形式，最常見(jiàn)的形式類似于上面的晶體管電路。

罐子電路的中心抽頭是在“電容分壓器“網(wǎng)絡(luò)將一小部分輸出信號(hào)反饋回晶體管的發(fā)射極。串聯(lián)的兩個(gè)電容器產(chǎn)生180° o 相移，其被另一個(gè)180 o 反轉(zhuǎn)以產(chǎn)生所需的正反饋。振蕩頻率是一個(gè)更純正的正弦波電壓，由諧振電路的諧振頻率決定。

在下一個(gè)關(guān)于振蕩器的教程中，我們將看一下使用電阻和電容作為其諧振電容的RC振蕩器。電路產(chǎn)生正弦波形。