Các mạch điện tử tạo ra tín hiệu điện tử dao động định kỳ như sóng sin, sóng vuông hoặc bất kỳ sóng nào khác được gọi là Bộ dao động điện tử. Bộ tạo dao động có thể được phân loại thành các loại khác nhau nói chung dựa trên tần số đầu ra của chúng. Bộ dao động điện tử có thể được gọi là bộ dao động điều khiển điện áp vì tần số dao động của chúng có thể được điều khiển bởi điện áp đầu vào của chúng. Bộ dao động điều khiển điện áp điện tử có thể được coi là hai loại cụ thể là: Bộ dao động tuyến tính và bộ dao động phi tuyến.

Dao động điện tử

Bộ dao động phi tuyến được sử dụng để tạo ra các dạng sóng đầu ra không hình sin. Bộ dao động tuyến tính được sử dụng để tạo ra các dạng sóng đầu ra hình sin và được phân loại thành nhiều loại, chẳng hạn như bộ dao động ngược dòng, bộ dao động kháng âm, bộ dao động Colpitts, bộ dao động Hartley, bộ dao động Armstrong, bộ dao động dịch pha, bộ dao động Clapp, bộ dao động dòng trễ, bộ dao động Pierce, Bộ dao động cầu Wien, bộ tạo dao động Robinson, v.v. Trong bài viết cụ thể này, chúng ta sẽ thảo luận về một trong nhiều loại mạch dao động tuyến tính cụ thể là Colpitts Oscillator.

Colpitts Oscillator

Bộ tạo dao động là một bộ khuếch đại với phản hồi tích cực và nó chuyển đổi tín hiệu đầu vào DC thành dạng sóng đầu ra AC với biến tần và hình dạng nhất định của dạng sóng đầu ra (như sóng sin hoặc sóng vuông, v.v.) bằng cách sử dụng phản hồi tích cực thay vì tín hiệu đầu vào. Bộ tạo dao động sử dụng cuộn cảm L và tụ điện C trong mạch của chúng được gọi là bộ dao động LC, là một loại dao động tuyến tính.

Colpitts Oscillator

Bộ dao động LC có thể được thiết kế bằng cách sử dụng các phương pháp khác nhau. Các bộ dao động LC nổi tiếng là bộ tạo dao động Hartley và bộ dao động Colpitts. Trong số hai thiết kế này, thiết kế thường được sử dụng là Colpitts Oscillator do Kỹ sư người Mỹ Edwin H Colpitts thiết kế vào năm 1918.

Lý thuyết dao động Colpitts

Nó bao gồm một mạch bình là một mạch phụ cộng hưởng LC gồm hai tụ điện nối tiếp mắc song song với một cuộn cảm và tần số dao động có thể được xác định bằng cách sử dụng các giá trị của các tụ điện này và cuộn cảm của mạch bình.

Bộ dao động này gần giống với bộ dao động Hartley về mọi mặt, do đó, nó được gọi là bộ kép điện của bộ dao động Hartley và được thiết kế để tạo ra dao động hình sin tần số cao với tần số vô tuyến thường nằm trong khoảng từ 10 KHz đến 300MHz. Sự khác biệt chính giữa hai bộ dao động này là nó sử dụng điện dung được điều chỉnh, trong khi bộ dao động Hartley sử dụng điện cảm được điều chỉnh.

Mạch dao động Colpitts

Mọi mạch dao động khác tạo ra dạng sóng hình sin sử dụng mạch cộng hưởng LC ngoại trừ một số mạch điện tử như bộ tạo dao động RC, bộ dao động Wien-Robinson và một số bộ dao động tinh thể không yêu cầu điện cảm bổ sung cho mục đích này.

Sơ đồ mạch của Colpitts Oscillator

Nó có thể được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị tăng ích như Bóng bán dẫn kết nối lưỡng cực (BJT) , bộ khuếch đại hoạt động và bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET) như tương tự trong các bộ dao động LC khác. Các tụ điện C1 & C2 tạo thành bộ phân chia tiềm năng và điện dung có nấc điều chỉnh này trong mạch bể có thể được sử dụng làm nguồn cho phản hồi và thiết lập này có thể được sử dụng để cung cấp độ ổn định tần số tốt hơn so với bộ dao động Hartley trong đó điện cảm có nấc được sử dụng để thiết lập phản hồi.

Điện trở Re trong mạch trên cung cấp sự ổn định cho mạch chống lại sự thay đổi của nhiệt độ. Tụ điện Ce được kết nối trong mạch song song với Re, cung cấp đường dẫn phản kháng thấp đến tín hiệu AC khuếch đại hoạt động như Bỏ qua tụ điện . Các Điện trở R1 và R2 tạo thành bộ phân áp cho mạch và cung cấp phân cực cho transistor. Mạch bao gồm một Bộ khuếch đại kết hợp RC với bóng bán dẫn cấu hình phát chung. Tụ điện ghép nối Coutblock DC bằng cách cung cấp một đường dẫn AC từ bộ thu đến mạch bể.

Colpitts Oscillator làm việc

Bất cứ khi nào nguồn điện được bật, các tụ điện C1 và C2 trong mạch trên bắt đầu sạc và sau khi tụ điện được sạc đầy, các tụ điện bắt đầu phóng điện qua cuộn cảm L1 trong mạch gây ra dao động điều hòa tắt dần trong mạch bình.

Mạch xe tăng với tụ điện và cuộn cảm

Do đó, một điện áp xoay chiều được tạo ra trên C1 & C2 bởi dòng dao động trong mạch bể. Trong khi các tụ điện này được phóng điện hoàn toàn, năng lượng tĩnh điện được tích trữ trong các tụ điện sẽ được chuyển dưới dạng từ thông đến cuộn cảm và do đó cuộn cảm sẽ được tích điện.

Tương tự, khi cuộn cảm bắt đầu phóng điện, các tụ điện bắt đầu sạc lại và quá trình nạp và xả năng lượng này cho tụ điện và cuộn cảm tiếp tục gây ra sự tạo ra dao động và tần số của những dao động này có thể được xác định bằng cách sử dụng tần số cộng hưởng của mạch bình gồm cuộn cảm và tụ điện. Mạch bể này được coi là bể chứa năng lượng hoặc tích trữ năng lượng. Điều này là do việc nạp và xả năng lượng thường xuyên của cuộn cảm, tụ điện mà một phần của mạng LC tạo thành mạch bình.

Các dao động liên tục không được lấy dấu có thể được lấy từ tiêu chí Barkhausen. Để dao động duy trì thì độ lệch pha tổng cộng phải là 3600 hoặc 00. Trong đoạn mạch trên do hai tụ C1 & C2 nối đất nằm giữa và nối đất thì điện áp trên tụ C2 (điện áp hồi tiếp) là 1800 với điện áp trên tụ C1 (điện áp ra ). Bóng bán dẫn cực phát chung tạo ra độ lệch pha 1800 giữa điện áp đầu vào và đầu ra. Do đó, từ tiêu chí Barkhausen, chúng ta có thể nhận được các dao động liên tục không lấy dấu.
Tần số cộng hưởng được cho bởi

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

“cuộn tesla làm gì ”

Trong đó ƒr là tần số cộng hưởng

C là điện dung tương đương của tổ hợp nối tiếp C1 và C2 của mạch bình

Nó được đưa ra như

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

L1 biểu diễn độ tự cảm của cuộn dây.

Các ứng dụng của Colpitts Oscillator

Nó được sử dụng để tạo tín hiệu đầu ra hình sin với tần số rất cao.
Bộ dao động Colpitts sử dụng thiết bị SAW có thể được sử dụng làm loại cảm biến nhu la cảm biến nhiệt độ . Vì thiết bị được sử dụng trong mạch này rất nhạy cảm với các nhiễu động, nó cảm nhận trực tiếp từ bề mặt của nó.
Nó thường được sử dụng cho các ứng dụng có liên quan đến dải tần số rất rộng.
Được sử dụng cho các ứng dụng trong đó các dao động không được lấy mẫu và liên tục được mong muốn để hoạt động.
Bộ dao động này được ưu tiên trong các tình huống mà nó được thiết kế để chịu nhiệt độ cao và thấp thường xuyên.
Sự kết hợp của bộ dao động này với một số thiết bị (thay vì mạch bình) có thể được sử dụng để đạt được sự ổn định nhiệt độ lớn và tần số cao.
Nó được sử dụng để phát triển điện thoại di động và liên lạc vô tuyến .
Nó có nhiều ứng dụng được sử dụng cho mục đích thương mại.

Do đó, bài viết này thảo luận ngắn gọn về bộ dao động Colpitts, lý thuyết, cách làm việc và các ứng dụng của bộ dao động Colpitts cùng với mạch bể của nó được sử dụng trong bộ dự án điện tử miễn phí . Để biết thêm thông tin về bộ dao động Colpitts, vui lòng đăng các câu hỏi của bạn bằng cách bình luận bên dưới.

Tín ảnh: