Colpitts Oscillator: Pekerjaan dan Aplikasi

Colpitts Oscillator: Pekerjaan dan Aplikasi

Itu sirkuit elektronik yang menghasilkan sinyal elektronik berosilasi secara berkala seperti gelombang sinus, gelombang persegi atau gelombang lainnya disebut sebagai Osilator Elektronik. Osilator dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yang umumnya berdasarkan frekuensi keluarannya. Osilator elektronik dapat disebut sebagai osilator yang dikendalikan tegangan karena frekuensi osilasi mereka dapat dikontrol oleh tegangan inputnya. Osilator kontrol tegangan elektronik terkemuka dapat dianggap sebagai dua jenis yaitu: Osilator Linear dan Osilator Nonlinier.



Osilator Elektronik

Osilator Elektronik

Osilator nonlinier digunakan untuk menghasilkan bentuk gelombang keluaran non-sinusoidal. Osilator linier digunakan untuk menghasilkan bentuk gelombang keluaran sinusoidal dan selanjutnya diklasifikasikan menjadi banyak jenis, seperti Osilator umpan balik, osilator resistansi negatif, osilator Colpitts, osilator Hartley, osilator Armstrong, osilator pergeseran fasa, osilator Clapp, osilator jalur tunda, osilator Pierce, Osilator jembatan Wien, osilator Robinson, dan sebagainya. Pada artikel khusus ini, kita membahas tentang salah satu dari banyak jenis rangkaian osilator linier yaitu Osilator Colpitts.






Osilator Colpitts

Osilator adalah penguat dengan umpan balik positif dan mengubah sinyal input DC menjadi bentuk gelombang output AC dengan pasti penggerak frekuensi variabel dan bentuk gelombang keluaran tertentu (seperti gelombang sinus atau gelombang persegi, dll) dengan menggunakan umpan balik positif sebagai pengganti sinyal masukan. Osilator yang menggunakan induktor L dan kapasitor C dalam rangkaiannya disebut osilator LC yang merupakan jenis osilator linier.

Osilator Colpitts

Osilator Colpitts



Osilator LC dapat dirancang dengan menggunakan metode yang berbeda. Osilator LC yang terkenal adalah osilator Hartley dan osilator Colpitts. Di antara keduanya, desain yang sering digunakan adalah Colpitts Oscillator yang dirancang oleh dan dinamai menurut seorang Insinyur Amerika Edwin H Colpitts pada tahun 1918.

Teori Osilator Colpitts

Ini terdiri dari rangkaian tangki yang merupakan sub rangkaian resonansi LC yang terbuat dari dua rangkaian kapasitor yang dihubungkan secara paralel ke induktor dan frekuensi osilasi dapat ditentukan dengan menggunakan nilai kapasitor dan induktor rangkaian tangki ini.

Osilator ini hampir mirip dengan osilator Hartley dalam semua aspek, oleh karena itu, osilator ini disebut sebagai dual listrik osilator Hartley dan dirancang untuk menghasilkan osilasi sinusoidal frekuensi tinggi dengan frekuensi radio biasanya berkisar dari 10 KHz hingga 300MHz. Perbedaan utama antara kedua osilator ini adalah ia menggunakan kapasitansi yang disadap, sedangkan osilator Hartley menggunakan induktansi yang disadap.


Sirkuit Osilator Colpitts

Setiap rangkaian osilator lain yang menghasilkan bentuk gelombang sinusoidal menggunakan rangkaian resonansi LC kecuali beberapa rangkaian elektronik seperti osilator RC, osilator Wien-Robinson, dan beberapa osilator kristal yang tidak memerlukan induktansi tambahan untuk tujuan ini.

Diagram Sirkuit Osilator Colpitts

Diagram Sirkuit Osilator Colpitts

Itu dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat penguatan seperti Transistor Persimpangan Bipolar (BJT) , penguat operasional dan transistor efek medan (FET) sama seperti di osilator LC lainnya juga. Kapasitor C1 & C2 membentuk pembagi potensial dan kapasitansi yang disadap ini di rangkaian tangki dapat digunakan sebagai sumber umpan balik dan pengaturan ini dapat digunakan untuk memberikan stabilitas frekuensi yang lebih baik dibandingkan dengan osilator Hartley di mana induktansi yang disadap digunakan untuk pengaturan umpan balik.

Resistor ulang pada rangkaian di atas memberikan stabilisasi untuk rangkaian terhadap variasi suhu. Kapasitor Ce terhubung di sirkuit yang sejajar dengan Re, menyediakan jalur reaktif rendah ke sinyal AC yang diperkuat yang bertindak sebagai Lewati kapasitor . Itu Resistor R1 dan R2 membentuk pembagi tegangan untuk rangkaian dan memberikan bias pada transistor. Sirkuit ini terdiri dari a Penguat yang digabungkan RC dengan transistor konfigurasi common emitter. Kapasitor kopling Coutblocks DC dengan menyediakan jalur AC dari kolektor ke rangkaian tangki.

Osilator Colpitts Bekerja

Setiap kali catu daya dihidupkan, kapasitor C1 dan C2 yang ditunjukkan pada rangkaian di atas mulai mengisi daya dan setelah kapasitor terisi penuh, kapasitor mulai melepaskan melalui induktor L1 di sirkuit yang menyebabkan osilasi harmonik teredam di rangkaian tangki.

Sirkuit Tangki dengan Kapasitor dan Induktor

Sirkuit Tangki dengan Kapasitor dan Induktor

Dengan demikian, tegangan AC diproduksi melintasi C1 & C2 oleh arus osilasi di rangkaian tangki. Sementara kapasitor ini kosong sepenuhnya, energi elektrostatis yang disimpan dalam kapasitor ditransfer dalam bentuk fluks magnet ke induktor dan dengan demikian induktor terisi.

Demikian pula, ketika induktor mulai melepaskan, kapasitor mulai mengisi kembali dan proses pengisian dan pengosongan energi kapasitor dan induktor ini terus menyebabkan pembangkitan osilasi dan frekuensi osilasi ini dapat ditentukan dengan menggunakan frekuensi resonansi rangkaian tangki yang terdiri dari induktor dan kapasitor. Sirkuit tangki ini dianggap sebagai reservoir energi atau penyimpan energi. Hal ini karena seringnya terjadi pengisian dan pengosongan energi pada induktor, kapasitor yang merupakan bagian dari jaringan LC membentuk rangkaian tangki.

Osilasi undamped kontinyu dapat diperoleh dari kriteria Barkhausen. Untuk osilasi berkelanjutan, pergeseran fasa total harus 3600 atau 00. Dalam rangkaian di atas karena dua kapasitor C1 & C2 di-tap tengah dan diarde, tegangan melintasi kapasitor C2 (tegangan umpan balik) adalah 1800 dengan tegangan melintasi kapasitor C1 (tegangan keluaran ). Transistor common emitor menghasilkan pergeseran fasa 1800 antara tegangan input dan output. Jadi, dari kriteria Barkhausen kita bisa mendapatkan osilasi kontinu tanpa tekanan.
Frekuensi resonansi diberikan oleh

ƒr = 1 / (2П√ (L1 * C))

Di mana ƒr adalah frekuensi resonansi

C adalah kapasitansi ekuivalen kombinasi seri C1 dan C2 dari rangkaian tangki

Itu diberikan sebagai

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

L1 mewakili induktansi diri dari kumparan.

Aplikasi Osilator Colpitts

  • Ini digunakan untuk menghasilkan sinyal keluaran sinusoidal dengan frekuensi yang sangat tinggi.
  • Osilator Colpitts yang menggunakan perangkat SAW dapat digunakan sebagai pembeda jenis sensor seperti sensor temperatur . Karena perangkat yang digunakan di sirkuit ini sangat sensitif terhadap gangguan, perangkat ini dapat merasakan langsung dari permukaannya.
  • Ini sering digunakan untuk aplikasi yang melibatkan frekuensi yang sangat luas.
  • Digunakan untuk aplikasi di mana osilasi undamped dan berkelanjutan diinginkan agar berfungsi.
  • Osilator ini lebih disukai dalam situasi di mana ia dimaksudkan untuk sering menahan suhu tinggi dan rendah.
  • Kombinasi osilator ini dengan beberapa perangkat (sebagai pengganti rangkaian tangki) dapat digunakan untuk mencapai stabilitas suhu dan frekuensi tinggi yang hebat.
  • Ini digunakan untuk pengembangan seluler dan komunikasi radio .
  • Ini memiliki banyak aplikasi yang digunakan untuk tujuan komersial.

Oleh karena itu, artikel ini membahas secara singkat tentang Osilator Colpitts, teori, cara kerja dan aplikasi osilator Colpitts beserta rangkaian tangkinya yang digunakan di kit proyek elektronik gratis . Untuk informasi lebih lanjut mengenai osilator Colpitts, silakan kirim pertanyaan Anda dengan berkomentar di bawah ini.

Kredit Foto: