Klapov oscilator

Из Википедије, слободне енциклопедије

Klapov oscilator je jedan od nekoliko tipova elektronskih oscilatora izgrađenih od tranzistora (ili vakuum cijevi) i mreže pozitivne povratne sprege, koristeći kombinaciju jednog kalema (L) sa kondenzatorom (C) za određivanje frekvencije, zbog čega su i nazvani LC oscilatori.

O oscilatoru[уреди]

sl.1: Klapov oscilator (šema za naizmjenične signale)
sl.2: Primjer realizacije kola Klapovog oscilatora sa JFET-om

Rad o Klapovom oscilatoru je prvi objavio Džejms Kilton Klap 1948. godine.[1] Prema Vačkaru,[2] oscilatore ove vrste je samostalno razvijalo više pronalazača, a jedan od njih, koji je razvio Gurije bio je u upotrebi na BBC-ju još od 1938. godine.

Kao što se vidi u kolu prikazanom na slici, mreža se sastoji iz jednog kalema i tri kondenzatora. Kondenzatori C1 i C2 formiraju naponski razdjelnik koji određuje dio napona povratne sprege na ulazu tranzistora. Klapov oscilator je u stvari Kolpicov oscilator koji ima dodatni kondenzator postavljen u seriji sa kalemom.

Frekvencija oscilovanja u hercima (broj ciklusa u sekundi) za kolo na slici 1 koje koristi tranzistor sa efektom polja (FET), se nalazi ovako:

Osnovna kružna učestanost je:

\omega_0=\sqrt[]{\frac{1}{L_u C_u}}.

Pošto je:

f_0=\frac{ \omega }{2 \pi},
L_u=L
C_u=\frac{1}{\frac{1}{C_0}+\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}}

biće:

f_0=\frac{1}{2 \pi \sqrt[]{L C_u}} ,

pa je:

f_0=\frac{1}{2 \pi}\sqrt{\frac{1}{L}\left ( \frac{1}{C_0}+\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2} \right )} , tj.:
f_0=\frac{1}{2 \pi}\sqrt[]{\frac{1}{L}\left ( \frac{C_1 C_2+C_0 C_2+C_0 C_1}{C_0 C_1 C_2} \right )}

Ukoliko je kapacitivnost kondenzatora C0 mnogo manja od kapacitivnosti C1 i C2, tada će frekvencija oscilovanja zavisiti samo od C0, pa će formula za f_o glasiti:

f_0=\frac{1}{2 \pi \sqrt[]{L C_0}}


Klapovo kolo se često preferira nad Kolpicovim kolom, i to uglavnom za izgradnju oscilatora varijabilne frekvencije (VFO - engl. Variable frequency oscillator). U Kolpicovom VFO, naponski razdjelnik sadrži kondenzator promjenljive kapacitivnosti (bilo C1 ili C2). Ovaj promjenljivi kondenzator čini da napon povratne sprege takođe bude promjenljiv, što ponekad dovodi do toga da će biti manja vjerovatnoća da Kolpicovo kolo postigne oscilovanje na frekvencijama iznad željenog dijela frekvencijskog opsega. Ovaj problem je izbjegnut u Klapovom oscilatoru pomoću fiksnih kondenzatora u naponskom djelitelju i jednog promjenljivog kondenzatora (C0) u serijskoj vezi sa kalemom. Takođe, unutrašnja kapacitivnost tranzistora ima mnogo manje ili nema uopšte uticaja na oscilacije.

sl.3: Klapov oscilator sa triodom

Induktivnost L je djelimično kompenzovana reaktansom kondenzatora C0. Ovo omogućava većem broju namotaja da povećaju faktor Q (faktor dobrote) kalema, obezbjeđujući zauzvrat oscilator veće stabilnosti i užeg frekvencijskog opsega. Takođe, kapacitivnost unutrašnjih spojeva u tranzistoru je u paralelnoj vezi sa kondenzatorima C1 i C2, tako da je njihov efekat smanjen. Međutim, kondenzator C0 nije pod uticajem C1 ili C2 tako da je frekvencija oscilovanja preciznija i stabilnija.

Klapov oscilator se može dodatno usavršiti ukoliko se u grani u kojoj se nalaze L i C0 (u šemi sa slike 1.) umjesto njih postavi kristal kvarc.

Ovaj oscilator se takođe može realizovati sa triodom koja se postavi na mjesto FET-a, kao sto je to prikazano na slici.

Upotreba[уреди]

Klapov oscilator se koristi u radio-amaterstvu.

Vidi još[уреди]

Reference[уреди]

  1. ^ J. K. Clapp, "An inductance-capacitance oscillator of unusual frequency stability", Proc. IRE, vol. 367, pp. 356-358, Mar. 1948.
  2. ^ Jiri Vackar, LC Oscillators and their Frequency Stability, TESLA Report 1949, ch. 4, [1]

Literatura[уреди]

  • Ulrich L. Rohde, Ajay K. Poddar, Georg Böck "The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications ", John Wiley & Sons, New York, NY, May, 2005, ISBN 0-471-72342-8.
  • George Vendelin, Anthony M. Pavio, Ulrich L. Rohde " Microwave Circuit Design Using Linear and Nonlinear Techniques ", John Wiley & Sons, New York, NY, May, 2005, ISBN 0-471-41479-4.
  • A. Grebennikov, RF and Microwave Transistor Oscillator Design. Wiley 2007. ISBN 978-0-470-02535-2.

Spoljašnje veze[уреди]