Клапов осцилатор

Клапов осцилатор је један од неколико типова електронских осцилатора изграђених од транзистора (или вакуум цијеви) и мреже позитивне повратне спреге, користећи комбинацију једног калема (L) са кондензатором (C) за одређивање фреквенције, због чега су и названи LC осцилатори.

О осцилатору

сл.1: Клапов осцилатор (шема за наизмјеничне сигнале)

сл.2: Примјер реализације кола Клаповог осцилатора са ЈФЕТ-ом

Рад о Клаповом осцилатору је први објавио Џејмс Килтон Клап 1948. године. Према Вачкару, осцилаторе ове врсте је самостално развијало више проналазача, а један од њих, који је развио Гурије био је у употреби на ББЦ-ју још од 1938. године.

Као што се види у колу приказаном на слици, мрежа се састоји из једног калема и три кондензатора. Кондензатори C₁ и C₂ формирају напонски раздјелник који одређује дио напона повратне спреге на улазу транзистора. Клапов осцилатор је у ствари Колпицов осцилатор који има додатни кондензатор постављен у серији са калемом.

Фреквенција осциловања у херцима (број циклуса у секунди) за коло на слици 1 које користи транзистор са ефектом поља (ФЕТ), се налази овако:

Основна кружна учестаност је:

$\omega _{0}={\sqrt[{}]{\frac {1}{L_{u}C_{u}}}}$.

Пошто је:

$f_{0}={\frac {\omega }{2\pi }}$,

$L_{u}=L$

$C_{u}={\frac {1}{{\frac {1}{C_{0}}}+{\frac {1}{C_{1}}}+{\frac {1}{C_{2}}}}}$

биће:

$f_{0}={\frac {1}{2\pi {\sqrt[{}]{LC_{u}}}}}$ ,

па је:

$f_{0}={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt {{\frac {1}{L}}\left({\frac {1}{C_{0}}}+{\frac {1}{C_{1}}}+{\frac {1}{C_{2}}}\right)}}$ , тј.:

$f_{0}={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt[{}]{{\frac {1}{L}}\left({\frac {C_{1}C_{2}+C_{0}C_{2}+C_{0}C_{1}}{C_{0}C_{1}C_{2}}}\right)}}$

Уколико је капацитивност кондензатора C₀ много мања од капацитивности C₁ и C₂, тада ће фреквенција осциловања зависити само од C₀, па ће формула за $f_{o}$ гласити:

$f_{0}={\frac {1}{2\pi {\sqrt[{}]{LC_{0}}}}}$

Клапово коло се често преферира над Колпицовим колом, и то углавном за изградњу осцилатора варијабилне фреквенције (ВФО - енгл. Variable frequency oscillator). У Колпицовом ВФО, напонски раздјелник садржи кондензатор промјенљиве капацитивности (било C₁ или C₂). Овај промјенљиви кондензатор чини да напон повратне спреге такође буде промјенљив, што понекад доводи до тога да ће бити мања вјероватноћа да Колпицово коло постигне осциловање на фреквенцијама изнад жељеног дијела фреквенцијског опсега. Овај проблем је избјегнут у Клаповом осцилатору помоћу фиксних кондензатора у напонском дјелитељу и једног промјенљивог кондензатора (C₀) у серијској вези са калемом. Такође, унутрашња капацитивност транзистора има много мање или нема уопште утицаја на осцилације.

сл.3: Клапов осцилатор са триодом

Индуктивност L је дјелимично компензована реактансом кондензатора C₀. Ово омогућава већем броју намотаја да повећају фактор Q (фактор доброте) калема, обезбјеђујући заузврат осцилатор веће стабилности и ужег фреквенцијског опсега. Такође, капацитивност унутрашњих спојева у транзистору је у паралелној вези са кондензаторима C₁ и C₂, тако да је њихов ефекат смањен. Међутим, кондензатор C₀ није под утицајем C₁ или C₂ тако да је фреквенција осциловања прецизнија и стабилнија.

Клапов осцилатор се може додатно усавршити уколико се у грани у којој се налазе L и C₀ (у шеми са слике 1.) умјесто њих постави кристал кварц.

Овај осцилатор се такође може реализовати са триодом која се постави на мјесто ФЕТ-а, као сто је то приказано на слици.

Употреба

Клапов осцилатор се користи у радио-аматерству.

Види још

• Колпицов осцилатор
• Хартлејев осцилатор
• Армстронгов осцилатор
• Пирсов осцилатор
• Милеров осцилатор

Литература

• 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 978-0-471-72342-4.
• 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 978-0-471-41479-7.
• A. Grebennikov, RF and Microwave Transistor Oscillator Design. Wiley. 2007. ISBN 978-0-470-02535-2.

Спољашње везе

• EE 322/322L Wireless Communication Electronics Архивирано на сајту Wayback Machine (22. фебруар 2007) —Lecture #24: Oscillators. Clapp oscillator. VFO startup
• http://zpostbox.ru/g4.htm Генераторы - часть 4. 8. Модифицированный генератор Клаппа с низкими искажениями