Конденсаторы генератора Колпитца

Базовый осциллятор Колпитца

Я много читал о том, как работают осцилляторы, и одним из самых простых является осциллятор Колпитца. Насколько я понимаю, два конденсатора в сочетании с катушкой индуктивности могут производить колебания на заданной частоте, а транзистор обеспечивает сохранение колебаний. В других схемах используются дополнительные конденсаторы, о которых мне ничего не известно, но которые, я думаю, не влияют на частоту, если только они не являются частью цепи резервуара. Я определенно смущен тем, какие значения конденсаторов должны быть относительно друг друга, потому что некоторые схемы предлагают использовать конденсаторы с одинаковыми значениями или двумя разными значениями, и я не понимаю, как и влияет ли это на выход схемы. (если у вас было два конденсатора с одинаковым значением или два с разными значениями, но их общая емкость была одинаковой). Также, какая часть генератора обычно используется для вывода? Должны ли это быть коллектор и эмиттер, чтобы получить полную форму волны переменного тока?

Вы показали действительный осциллятор типа Пирса , а не Колпитца . Так что трудно сказать, действительно ли вы хотите знать, как работает Colpitts.
@glen_geek Я не знаю, как их различать. Я думаю, это просто вопрос переворачивания вещей в уме. См.: Генератор Колпитца , где говорится: «Генератор Пирса с двумя конденсаторами и одной индуктивностью эквивалентен генератору Колпитца». Тогда взгляните на эту заметку о приложении Maxim .
Вот некоторая полезная информация: генератор Колпитца = создание фиксированной частоты с 2 конденсаторами и одной катушкой индуктивности. Генератор Пирса = создание фиксированной частоты с 2 конденсаторами и одним кристаллом. Генератор Хартли = создание фиксированной частоты с двумя катушками индуктивности и одним конденсатором. Не имеет значения, если это npn/bjt/nmos/pmos/cmos/другие транзисторы. В частности, это генератор Колпитца .
Перефразируя отца доктора Фейнмана, разговаривающего с ним в детстве; о названиях вещей он сказал: «Вы можете знать название чего-либо на любом языке на Земле. И вообще ничего об этом не знать. Так что давайте смотреть и учиться».
@glen_geek Разве в осцилляторе Пирса нет кристалла (и инвертора)?
@KingDuken Пирс может иметь кристалл или индуктор. В любом случае эта ветвь имеет индуктивное сопротивление на частоте колебаний. И да, обратная связь Пирса от коллектора к базе имеет инверсию фазы (относительно земли).
@jonk Я, безусловно, согласен с вашим примечанием об именах. Но то, где вы подключаете землю к этим двум конденсаторам, имеет значение. Colpitts имеет узлы в основном в фазе. Пирс требует инверсии фазы выходного сигнала устройства усиления перед обратной связью. Усиливающее устройство в Колпитце выглядит как общий коллектор по сравнению с общим эмиттером Пирса.
@glen_geek Вы просмотрели рекомендации, которые я вам дал? Они довольно конкретны в этом вопросе, и... это также не расходится с моим мнением по этому поводу. Это просто вопрос того, где вы размещаете свои ментальные ссылки. И так как это довольно гибко в моей голове, я не чувствую себя несогласным с предоставленными ссылками. Вероятно, они «почти правы». Но я также сказал, что во всех вопросах полагаюсь на своих лучших. Тут дело в том, кто, я полагаю...
Относительно инверсии фазы: Обратите внимание, что все эти обсуждаемые генераторы могут быть реализованы с общим эмиттером (с инверсией фазы) или с общей базой (без инверсии фазы).

Ответы (3)

Генератор Колпитца с общим коллектором - это не то, что вы нарисовали. Это так: -

введите описание изображения здесь

И вот документ, который я написал, в котором выводится частота колебаний и говорится о коэффициенте емкости:

введите описание изображения здесь

Хотя я ценю детали вашего ответа с частотой и напряжением, я хотел бы, чтобы вы разъяснили мне, что такое C1 и C2 на 1-й диаграмме, которую вы разместили. Я вижу переменный конденсатор с маркировкой C1, но я не уверен, что это C1 в частотном уравнении. Можно спросить; основываясь на уравнении для частоты, правильно ли я думаю, что два вертикально ориентированных конденсатора на схеме и L1 являются компонентами, которые необходимы и определяют частоту? Необходимы ли горизонтальный конденсатор 1n0 и переменная на 1-й схеме?
@ Том, да, это было немного запутанно, поэтому я изменил верхнюю диаграмму, чтобы сделать ее более понятной. Я также увеличил значение конденсатора блока постоянного тока (это предотвращает короткое замыкание смещения на базе на землю / 0 вольт).
О, это определенно проясняет ситуацию. Схема будет иметь некоторую паразитную емкость, верно? Кроме того, номиналы резисторов должны просто влиять на ток, верно?
Значения резисторов задают точку смещения и постоянные токи коллектора/эмиттера.

Ключом к разработке рабочей схемы генератора является знание основного принципа устройства обратной связи.

Условие осцилляции (Баркгаузен) требует (положительного) коэффициента усиления контура, равного единице (или - по практическим соображениям - несколько больше единицы). Это означает: обратная связь с нулевым фазовым сдвигом. Поскольку существует инверсия фаз между базой и коллектором транзистора (сдвиг фазы на 180 градусов), нам нужна цепь обратной связи, которая может производить еще один сдвиг фазы на 180 градусов на одной частоте.

Для этой цели эти типы генераторов (Колпитт, Пирс, Клапп) используют сеть нижних или верхних частот 3-го порядка (лестничная топология).

Данная схема содержит лестничную сеть нижних частот 3-го порядка:

(100+1k)-C2-L-C1.

Следовательно, вам не нужно ничего делать, кроме как найти передаточную функцию цепи пассивной обратной связи (нижний проход) и выбрать правильные значения частей, чтобы реализовать фазовый сдвиг -180 градусов на желаемой частоте колебаний. (Конечно, вы также можете использовать соответствующие формулы, которые можно найти в литературе).

Комментарий 1: Как вы заметили, я вообще не упомянул термин «танковый контур». Принцип работы генератора лучше всего можно объяснить с помощью представления нижних частот.

Комментарий 2: Транзистор нуждается в подходящей точке смещения постоянного тока — иначе вы не можете ожидать синусоидального выходного напряжения.

Комментарий 3: Найти частоту, для которой фазовый сдвиг составляет 180 градусов, несложно. Найдите мнимую часть передаточной функции для сети с пассивной обратной связью и задайте изображение. часть равна нулю )поскольку при фазовом сдвиге на 180 градусов функция является отрицательно-вещественной). Затем найдите частоту wo.

У нас есть качели, в которые мы впрыскиваем энергию. Первоначально энергия представляет собой просто усиленный тепловой шум, вероятно, несколько умеренных нановольт, если только шум источника питания не возникает на частоте Fosc.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Если усилитель (NOT1) имеет коэффициент усиления -10x, сигнал будет увеличиваться примерно в 10x раз при каждом проходе через качающийся резонансный фильтр. Начиная с нескольких нановольт, амплитуда растет, ограничиваясь при каждом проходе способностью передавать энергию через резистор 100 Ом в конденсатор С2.

Конденсаторы генератора Колпитца
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v