- 탱크 회로
- 트랜지스터 기반 Colpitts Oscillator
- 연산 증폭기 기반 콜 피츠 발진기
- Colpitts Oscillator와 Hartley Oscillator의 차이점
- Colpitts 발진기 회로의 적용
발진기는 몇 가지 변수에 따라 진동을 생성하는 기계 또는 전자 구조입니다. 우리 모두는 전통적인 시계 나 손목 시계와 같은 오실레이터가 필요한 장치를 가지고 있습니다. 다양한 유형의 금속 탐지기, 마이크로 컨트롤러 및 마이크로 프로세서가 관련된 컴퓨터는 발진기, 특히주기적인 신호를 생성하는 전자 발진기를 사용합니다. 이전 튜토리얼에서 몇 가지 오실레이터에 대해 논의했습니다.
- RC 위상 편이 발진기
- Wein Bridge 발진기
- 수정 진동자
- 위상 편이 발진기 회로
- 전압 제어 발진기 (VCO)
콜 피츠 오실레이터는 LC 필터를 형성함으로써 인덕터 및 커패시터의 조합 1918 콜 피츠 오실레이터 일 미국 엔지니어 에드윈 H. 콜 피츠 발명했다. 다른 발진기와 동일 Colpitts 발진기는 이득 장치로 구성되며 출력은 LC 회로 피드백 루프에 연결됩니다. Colpitts 발진기는 정현파 파형을 생성하는 선형 발진기입니다.
탱크 회로
Colpitts 발진기 의 주 발진 장치 는 탱크 회로를 사용하여 생성됩니다. 탱크 회로는 세 성분 - 개의 인덕터와 커패시터로 구성된다. 두 개의 커패시터가 직렬로 연결되고 이러한 커패시터는 인덕터와 병렬로 추가로 연결됩니다.
위의 이미지에서 탱크 회로의 세 가지 구성 요소가 적절한 연결로 표시됩니다. 이 프로세스는 두 개의 커패시터 C1 및 C2를 충전하는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 탱크 회로 내부에서이 두 직렬 커패시터는 병렬 인덕터 L1로 방전되고 커패시터에 저장된 에너지는 인덕터로 전달됩니다. 병렬로 연결된 커패시터로 인해 인덕터는 이제 두 커패시터에 의해 방전되고 커패시터는 다시 충전되기 시작합니다. 두 구성 요소 모두에서 이러한 충전 및 방전이 계속되어이를 통해 진동 신호를 제공합니다.
진동은 커패시터와 인덕터 값에 크게 의존합니다. 아래 공식은 진동 주파수를 결정하는 것입니다.
F = 1 / 2π√LC
여기서 F는 주파수이고 L은 인덕터이며 C는 총 등가 커패시턴스입니다.
두 커패시터의 등가 커패시턴스는 다음을 사용하여 결정할 수 있습니다.
C = (C1 x C2) / (C1 + C2)
탱크 회로의이 진동 단계 동안 일부 에너지 손실이 발생합니다. 이 손실 된 에너지를 보상하고 탱크 회로 내부의 진동을 유지하려면 이득 장치가 필요합니다. 탱크 회로 내부의 에너지 손실을 보상하기 위해 다양한 유형의 이득 장치가 사용됩니다. 가장 일반적인 이득 장치는 트랜지스터와 연산 증폭기 입니다.
트랜지스터 기반 Colpitts Oscillator
위의 이미지에서 트랜지스터 기반 Colpitts Oscillator 는 발진기 의 주요 이득 장치가 NPN 트랜지스터 T1 인 곳입니다.
회로에서 저항 R1 및 R2는 기본 전압에 필요합니다. 이 두 저항 은 트랜지스터 T1의베이스에 전압 분배기를 만드는 데 사용됩니다. 저항 R3 은 이미 터 저항으로 사용됩니다. 이 저항은 열 드리프트 동안 이득 장치를 안정시키는 데 매우 유용합니다. 커패시터 C3은 저항 R3과 병렬로 접속 된 이미 터 바이 패스 커패시터로서 사용된다. 이 C3 커패시터를 제거하면 증폭 된 AC 신호가 저항 R3에 덤핑되어 이득이 나빠집니다. 따라서 커패시터 C3에는 증폭 된 신호에 대한 쉬운 경로가 제공됩니다. 탱크 회로의 피드백은 C4를 사용하여 트랜지스터 T1의베이스에 추가로 연결됩니다.
의 발진 트랜지스터 기반의 콜 피츠 발진 회로는 위상차에 의존한다. 이것은 발진기에 대한 barkhausen 기준으로 잘 알려져 있습니다. 당 같이 바크 하우젠 기준 루프 이득은 루프 요구 주위 화합 및 위상차 360도 또는 0도있을보다 약간 커야한다. 따라서이 경우 출력에 발진을 제공하려면 전체 회로에 0도 또는 360도 위상 편이가 필요합니다. 공통 이미 터로서의 트랜지스터 구성은 180도 위상 편이를 제공하는 반면 탱크 회로는 추가 180도 위상 편이에 기여합니다. 이 2 상 편이를 결합함으로써 전체 회로는 발진을 담당하는 360도 위상 편이를 달성합니다.
피드백은 두 개의 커패시터 C1 및 C2를 사용하여 제어 할 수 있습니다. 이 두 커패시터는 직렬로 연결되고 접합부는 공급 접지와 추가로 연결됩니다. C1의 전압은 C2의 전압보다 훨씬 큽니다. 이 두 커패시터 값을 변경 하여 탱크 회로에 추가로 피드백되는 피드백 전압 을 제어 할 수 있습니다. 피드백 전압의 결정은 낮은 양의 피드백 전압은 발진을 활성화하지 않는 반면 높은 양의 피드백 전압은 출력 사인파를 파괴하고 왜곡을 유발하기 때문에 회로의 중요한 부분입니다.
Colpitts 발진기는 인덕턴스 및 커패시턴스 값을 변경하여 조정할 수 있습니다. Colpitts 오실레이터를 가변 튜닝 구성에서 작동시키는 두 가지 방법이 있습니다.
첫 번째 방법은 인덕터를 가변 인덕터로 변경하는 것이고 다른 방법은 커패시터를 가변 커패시터로 변경하는 것입니다. 두 번째 옵션에서는 피드백 전압이 C1과 C2의 비율에 크게 의존하므로 간단한 갱을 사용하는 것이 좋습니다. 따라서 한 커패시터에 변동이있을 때 다른 커패시터도 이에 따라 커패시턴스를 변경합니다.
연산 증폭기 기반 콜 피츠 발진기
위의 이미지에는 연산 증폭기 기반 Colpitts 발진기 회로가 나와 있습니다. 연산 증폭기가 반전 구성 모드에 있습니다. 저항 R1 및 R2는 연산 증폭기에 필요한 피드백을 제공하기 위해 사용됩니다. 탱크 회로는 두 개의 직렬 커패시터와 병렬로 단일 인덕터와 함께 연결됩니다. 연산 증폭기의 입력은 탱크 회로의 피드백에 연결됩니다.
작동은 위의 트랜지스터 기반 Colpitts 발진기 회로에서 설명한 것과 동일합니다. 시동 중에 연산 증폭기는 두 개의 커패시터를 충전하는 노이즈 신호를 증폭합니다. Op-amp 기반 Colpitts Oscillator 의 이득은 Transistor 기반 Colpitts Oscillator보다 높습니다.
Colpitts Oscillator와 Hartley Oscillator의 차이점
Colpitts 오실레이터는 Hartley 오실레이터와 매우 유사하지만이 둘 사이에는 구성에 차이가 있습니다. 이 두 발진기 회로는 탱크 회로로 세 가지 구성 요소로 구성되지만 Colpitts 발진기는 직렬로 연결된 두 개의 커패시터와 병렬로 단일 인덕터를 사용하는 반면 Hartley 발진기는 직렬로 연결된 두 개의 인덕터와 병렬로 하나의 단일 커패시터를 사용합니다. Colpitts 발진기는 Hartley 발진기보다 고주파 작동에서 더 안정적입니다.
Colpitts 발진기는 고주파 작동에서 탁월한 선택입니다. 메가 헤르츠 범위와 킬로 헤르츠 범위에서 출력 주파수를 생성 할 수 있습니다.
Colpitts 발진기 회로의 적용
1. 인덕터와 커패시터의 부드러운 변화가 어렵 기 때문에 콜 피츠 발진기는 주로 고정 주파수 생성에 사용됩니다.
2. Colpitts 발진기의 주요 용도는 모바일 또는 기타 무선 주파수 제어 통신 장치에 있습니다.
3. 고주파 발진에서 Colpitts 발진기는 탁월한 선택입니다. 따라서 고주파 발진기 기반 장치는 Colpitts Oscillator를 사용합니다.
4. 열 안정성 외에도 지속적이고 감쇠되지 않은 진동이 필요한 몇 가지 응용 분야에서 Colpitts Oscillator가 사용됩니다.
5. 최소한의 잡음이 유도되는 광범위한 주파수를 필요로하는 애플리케이션 용.
6. 많은 유형의 SAW 기반 센서는 Colpitts 발진기를 사용합니다.
7. 다양한 유형의 금속 탐지기가 Colpitts 발진기를 사용합니다.
8. 주파수 변조 관련 무선 주파수 송신기는 Colpitts 발진기를 사용합니다.
9. 군사 및 상업 등급 제품에 큰 응용 프로그램이 있습니다.
10. 마이크로파 응용 분야에서 신호 마스킹 관련 혼돈 회로도 다른 주파수 범위에서 Colpitts 발진기가 필요합니다.