Colpitts Oscillator : 작동 및 응용

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그만큼 전자 회로 사인파, 구형파 또는 기타 파동과 같이 주기적으로 진동하는 전자 신호를 생성하는 것을 전자 발진기라고합니다. 발진기는 일반적으로 출력 주파수에 따라 여러 유형으로 분류 할 수 있습니다. 전자 발진기는 다음과 같이 불릴 수 있습니다. 전압 제어 발진기 발진 주파수는 입력 전압에 의해 제어 될 수 있기 때문입니다. 가장 중요한 전자 전압 제어 발진기는 선형 발진기와 비선형 발진기의 두 가지 유형으로 간주 할 수 있습니다.

전자 발진기

전자 발진기



비선형 발진기는 비 정현파 출력 파형을 생성하는 데 사용됩니다. 선형 발진기는 사인파 출력 파형을 생성하는 데 사용되며 피드백 발진기, 음 저항 발진기, Colpitts 발진기, Hartley 발진기, 암스트롱 발진기, 위상 편이 발진기, Clapp 발진기, 지연 라인 발진기, 피어스 발진기, 빈 브리지 오실레이터, 로빈슨 오실레이터 등. 이 특정 기사에서는 여러 유형의 선형 발진기 회로 중 하나 인 Colpitts Oscillator에 대해 설명합니다.


Colpitts 발진기

오실레이터는 양의 피드백을 가진 증폭기로 DC 입력 신호를 AC 출력 파형으로 변환합니다. 가변 주파수 드라이브 입력 신호 대신 포지티브 피드백을 사용하여 특정 형태의 출력 파형 (예 : 사인파 또는 구형파 등). 인덕터 L과 커패시터 C를 회로에 사용하는 발진기를 선형 발진기의 일종 인 LC 발진기라고합니다.



Colpitts 발진기

Colpitts 발진기

LC 발진기는 다양한 방법을 사용하여 설계 할 수 있습니다. 잘 알려진 LC 오실레이터는 Hartley 오실레이터와 Colpitts 오실레이터입니다. 이 두 가지 중에서 자주 사용되는 디자인은 1918 년 미국 엔지니어 인 Edwin H Colpitts가 설계하고 이름을 따서 명명 한 Colpitts Oscillator입니다.

Colpitts 발진기 이론

인덕터에 병렬로 연결된 두 개의 직렬 커패시터로 구성된 LC 공진 서브 회로 인 탱크 회로로 구성되며, 이러한 커패시터와 탱크 회로의 인덕터 값을 사용하여 발진 주파수를 결정할 수 있습니다.

이 발진기는 모든 측면에서 Hartley 발진기와 거의 유사하므로 Hartley 발진기의 전기 이중이라고하며 일반적으로 10KHz ~ 300MHz 범위의 무선 주파수를 사용하여 고주파 사인파 발진을 생성하도록 설계되었습니다. 이 두 발진기의 주요 차이점은 탭 커패시턴스를 사용하는 반면 Hartley 발진기는 탭 인덕턴스를 사용한다는 것입니다.


Colpitts 발진기 회로

정현파 파형을 생성하는 다른 모든 발진기 회로는 RC 발진기, Wien-Robinson 발진기 및 이러한 목적을 위해 추가 인덕턴스가 필요하지 않은 수정 발진기와 같은 몇 가지 전자 회로를 제외하고 LC 공진 회로를 사용합니다.

Colpitts 발진기의 회로도

Colpitts 발진기의 회로도

다음과 같은 이득 장치를 사용하여 실현할 수 있습니다. 바이폴라 접합 트랜지스터 (BJT) , 연산 증폭기 및 전계 효과 트랜지스터 (FET) 다른 LC 발진기에서도 유사합니다. 커패시터 C1 및 C2는 전위 분배기를 형성하고 탱크 회로의이 탭 커패시턴스를 피드백 소스로 사용할 수 있으며이 설정을 사용하여 피드백 설정에 탭 인덕턴스가 사용되는 하틀리 발진기에 비해 더 나은 주파수 안정성을 제공 할 수 있습니다.

위 회로의 Re 저항은 온도 변화에 대한 회로의 안정화를 제공합니다. Re에 병렬 인 회로에 연결된 커패시터 Ce는 다음과 같은 역할을하는 증폭 된 AC 신호에 낮은 반응 경로를 제공합니다. 바이 패스 커패시터 . 그만큼 저항기 R1 및 R2 회로 용 전압 분배기를 형성하고 트랜지스터에 바이어스를 제공합니다. 회로는 RC 결합 증폭기 공통 이미 터 구성 트랜지스터로. 커플 링 커패시터 Cout는 콜렉터에서 탱크 회로로의 AC 경로를 제공하여 DC를 차단합니다.

Colpitts 발진기 작동

전원 공급 장치가 켜질 때마다 위의 회로에 표시된 커패시터 C1 및 C2가 충전을 시작하고 커패시터가 완전히 충전 된 후 커패시터는 회로의 인덕터 L1을 통해 방전되기 시작하여 탱크 회로에서 감쇠 된 고조파 진동을 발생시킵니다.

커패시터 및 인덕터가있는 탱크 회로

커패시터 및 인덕터가있는 탱크 회로

따라서 AC 전압은 탱크 회로의 진동 전류에 의해 C1 및 C2에 생성됩니다. 이 커패시터가 완전히 방전되는 동안 커패시터에 저장된 정전기 에너지는 자속의 형태로 인덕터에 전달되어 인덕터가 충전됩니다.

마찬가지로 인덕터가 방전을 시작하면 커패시터가 다시 충전되기 시작하고 커패시터와 인덕터의 에너지 충전 및 방전 과정이 계속해서 발진을 일으키고 이러한 발진의 주파수는 다음으로 구성된 탱크 회로의 공진 주파수를 사용하여 결정할 수 있습니다. 인덕터 및 커패시터. 이 탱크 회로는 에너지 저장소 또는 에너지 저장소로 간주됩니다. 이는 탱크 회로를 형성하는 LC 네트워크의 일부인 인덕터, 커패시터의 빈번한 에너지 충전 및 방전 때문입니다.

연속적인 감쇠되지 않은 진동은 Barkhausen 기준에서 얻을 수 있습니다. 지속적인 발진의 경우 총 위상 편이는 3600 또는 00이어야합니다. 위의 회로에서 두 개의 커패시터 C1 및 C2가 중앙 탭 및 접지되어 있으므로 커패시터 C2 (피드백 전압) 양단의 전압은 커패시터 C1 양단의 전압 (출력 전압)과 함께 1800입니다. ). 공통 이미 터 트랜지스터는 입력 전압과 출력 전압 사이에서 1800 위상 편이를 생성합니다. 따라서 Barkhausen 기준에서 감쇠되지 않은 연속 진동을 얻을 수 있습니다.
공진 주파수는 다음과 같이 주어진다.

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

여기서 ƒr은 공진 주파수입니다.

C는 탱크 회로의 C1 및 C2 직렬 조합의 등가 커패시턴스입니다.

그것은 다음과 같이 주어집니다

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

L1은 코일의 자기 인덕턴스를 나타냅니다.

Colpitts 발진기의 응용

  • 매우 높은 주파수를 갖는 정현파 출력 신호를 생성하는 데 사용됩니다.
  • SAW 장치를 사용하는 Colpitts 발진기는 다른 용도로 사용할 수 있습니다. 센서 유형 같은 온도 센서 . 이 회로에 사용되는 장치는 섭동에 매우 민감하므로 표면에서 직접 감지합니다.
  • 매우 광범위한 주파수가 관련된 애플리케이션에 자주 사용됩니다.
  • 기능을 위해 감쇠되지 않고 지속적인 진동이 필요한 애플리케이션에 사용됩니다.
  • 이 발진기는 고온 및 저온을 자주 견디도록 의도 된 상황에서 선호됩니다.
  • 이 발진기와 일부 장치 (탱크 회로 대신)의 조합은 뛰어난 온도 안정성과 고주파수를 달성하는 데 사용할 수 있습니다.
  • 모바일 및 모바일 개발에 사용됩니다. 무선 통신 .
  • 상업적 목적으로 사용되는 많은 응용 프로그램이 있습니다.

따라서이 기사에서는 Colpitts 발진기, 이론, 작동 및 탱크 회로와 함께 Colpitts 발진기의 응용 프로그램에 대해 간략하게 설명합니다. 무료 전자 프로젝트 키트 . Colpitts 오실레이터에 대한 자세한 내용은 아래에 댓글을 달아 질문을 게시하십시오.

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