Oscilador Colpitts: trabajo y aplicaciones

Oscilador Colpitts: trabajo y aplicaciones

los circuito electrónico que produce una señal electrónica que oscila periódicamente, como una onda sinusoidal, una onda cuadrada o cualquier otra onda, se denomina oscilador electrónico. Los osciladores se pueden clasificar en diferentes tipos generalmente en función de su frecuencia de salida. Los osciladores electrónicos se pueden denominar como osciladores controlados por voltaje ya que su frecuencia de oscilaciones puede controlarse mediante su voltaje de entrada. Los principales osciladores controlados por voltaje electrónico se pueden considerar como dos tipos, a saber: oscilador lineal y oscilador no lineal.

Oscilador electronico

Oscilador electronico



Los osciladores no lineales se utilizan para producir formas de onda de salida no sinusoidales. Los osciladores lineales se utilizan para producir formas de onda de salida sinusoidales y se clasifican además en muchos tipos, como oscilador de retroalimentación, oscilador de resistencia negativa, oscilador Colpitts, oscilador Hartley, oscilador Armstrong, oscilador de cambio de fase, oscilador Clapp, oscilador de línea de retardo, oscilador Pierce, Oscilador de puente de Viena, oscilador de Robinson, etc. En este artículo en particular, estamos discutiendo sobre uno de los muchos tipos de circuitos de oscilador lineal, a saber, el oscilador de Colpitts.




Oscilador de Colpitts

El oscilador es un amplificador con retroalimentación positiva y convierte la señal de entrada de CC en una forma de onda de salida de CA con cierta unidad de frecuencia variable y cierta forma de onda de salida (como onda sinusoidal u onda cuadrada, etc.) utilizando la retroalimentación positiva en lugar de la señal de entrada. Los osciladores que utilizan el inductor L y el condensador C en su circuito se denominan oscilador LC, que es un tipo de oscilador lineal.

Oscilador de Colpitts

Oscilador de Colpitts



Los osciladores LC se pueden diseñar utilizando diferentes métodos. Los osciladores LC bien conocidos son el oscilador Hartley y el oscilador Colpitts. Entre estos dos, el diseño más utilizado es el oscilador Colpitts, diseñado y nombrado en honor al ingeniero estadounidense Edwin H. Colpitts en 1918.

Teoría del oscilador de Colpitts

Consiste en un circuito tanque que es un subcircuito de resonancia LC hecho de dos condensadores en serie conectados en paralelo a un inductor y la frecuencia de oscilaciones se puede determinar utilizando los valores de estos condensadores y el inductor del circuito tanque.

Este oscilador es casi similar al oscilador Hartley en todos los aspectos, por lo tanto, se denomina oscilador eléctrico dual de Hartley y está diseñado para la generación de oscilaciones sinusoidales de alta frecuencia con frecuencias de radio que normalmente oscilan entre 10 KHz y 300MHz. La principal diferencia entre estos dos osciladores es que usa capacitancia con derivación, mientras que el oscilador Hartley usa inductancia con derivación.




Circuito del oscilador de Colpitts

Todos los demás circuitos osciladores que generan formas de onda sinusoidales utilizan el circuito resonante LC, excepto algunos circuitos electrónicos como osciladores RC, oscilador Wien-Robinson y algunos osciladores de cristal que no requieren inductancias adicionales para este propósito.

Diagrama de circuito del oscilador de Colpitts

Diagrama de circuito del oscilador de Colpitts

Se puede realizar utilizando un dispositivo de ganancia como Transistor de unión bipolar (BJT) , amplificador operacional y transistor de efecto de campo (FET) como similar en otros osciladores LC también. Los condensadores C1 y C2 forman un divisor de potencial y esta capacitancia derivada en el circuito del tanque se puede usar como fuente de retroalimentación y esta configuración se puede usar para proporcionar una mejor estabilidad de frecuencia en comparación con el oscilador Hartley en el que se usa la inductancia derivada para la configuración de retroalimentación.

La resistencia re en el circuito anterior proporciona estabilización para el circuito contra variaciones de temperatura. El condensador Ce conectado en el circuito que es paralelo al Re, proporciona una ruta reactiva baja a la señal de CA amplificada que actúa como Condensador de derivación . los Resistencias R1 y R2 forma un divisor de voltaje para el circuito y proporciona polarización al transistor. El circuito consta de un Amplificador acoplado RC con transistor de configuración de emisor común. El condensador de acoplamiento Coutblocks DC proporcionando una ruta AC desde el colector al circuito del tanque.

Funcionamiento del oscilador de Colpitts

Siempre que se enciende la fuente de alimentación, los condensadores C1 y C2 que se muestran en el circuito anterior comienzan a cargarse y, una vez que los condensadores se cargan completamente, los condensadores comienzan a descargarse a través del inductor L1 en el circuito, lo que provoca oscilaciones armónicas amortiguadas en el circuito del tanque.

Circuito de tanque con condensadores e inductores

Circuito de tanque con condensadores e inductores

Por lo tanto, se produce un voltaje de CA a través de C1 y C2 por la corriente oscilatoria en el circuito del tanque. Mientras que estos condensadores se descargan completamente, la energía electrostática almacenada en los condensadores se transfiere en forma de flujo magnético al inductor y, por lo tanto, el inductor se carga.

De manera similar, cuando el inductor comienza a descargarse, los capacitores comienzan a cargar nuevamente y este proceso de carga de energía y descarga de capacitores e inductor continúa provocando la generación de oscilaciones y la frecuencia de estas oscilaciones se puede determinar utilizando la frecuencia de resonancia del circuito del tanque que consiste en inductor y condensadores. Este circuito de tanque se considera como el depósito de energía o almacenamiento de energía. Esto se debe a la carga y descarga frecuente de energía del inductor, condensadores que forman parte de la red LC que forman el circuito del tanque.

Las oscilaciones continuas no amortiguadas pueden obtenerse del criterio de Barkhausen. Para oscilaciones sostenidas, el cambio de fase total debe ser 3600 o 00. En el circuito anterior, como dos condensadores C1 y C2 están conectados en el centro y conectados a tierra, el voltaje en el condensador C2 (voltaje de retroalimentación) es 1800 con el voltaje en el condensador C1 (voltaje de salida ). El transistor de emisor común produce un cambio de fase de 1800 entre el voltaje de entrada y salida. Así, a partir del criterio de Barkhausen podemos obtener oscilaciones continuas no amortiguadas.
La frecuencia de resonancia viene dada por

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

Donde ƒr es la frecuencia resonante

C es la capacitancia equivalente de la combinación en serie de C1 y C2 del circuito del tanque

Se da como

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

L1 representa la autoinductancia de la bobina.

Aplicaciones del oscilador Colpitts

  • Se utiliza para la generación de señales de salida sinusoidales con frecuencias muy altas.
  • El oscilador Colpitts que usa el dispositivo SAW se puede utilizar como los diferentes tipo de sensores tal como sensor de temperatura . Como el dispositivo utilizado en este circuito es muy sensible a las perturbaciones, detecta directamente desde su superficie.
  • Se utiliza con frecuencia para las aplicaciones en las que intervienen una amplia gama de frecuencias.
  • Se utiliza para aplicaciones en las que se desea que funcionen oscilaciones continuas y no amortiguadas.
  • Este oscilador se prefiere en situaciones en las que está destinado a soportar altas y bajas temperaturas con frecuencia.
  • La combinación de este oscilador con algunos dispositivos (en lugar del circuito del tanque) se puede utilizar para lograr una gran estabilidad de temperatura y alta frecuencia.
  • Se utiliza para el desarrollo de dispositivos móviles y comunicaciones por radio .
  • Tiene muchas aplicaciones utilizadas con fines comerciales.

Por lo tanto, este artículo analiza brevemente sobre el oscilador de Colpitts, la teoría, el funcionamiento y las aplicaciones del oscilador de Colpitts junto con su circuito de tanque que se utilizan en kits de proyectos electrónicos gratuitos . Para obtener más información sobre el oscilador Colpitts, publique sus consultas comentando a continuación.

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