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科尔皮茨振荡器电路和其他线性/非线性振荡器功能

阻尼LC振荡器图

在电子领域工作是一种不断变化的冒险,总是挑战你去思考什么是可能的。然而,就像生活中的所有事情一样,在某些时候都有开始和结束。希望我在这个不可思议的领域学习和成长的机会不在眼前,但我仍然记得我的开始。

在这种情况下,这是我的第一个电子套件,配有一个小焊接站。当然,这个工具包包括各种各样的电子元件以及一些简单构建的想法。因此,考虑到这一点,我决定为我的第一个项目建立一个基本的收音机。总的来说,它发挥了作用,我对结果相对满意,但这也让我想看看我还能创造什么。现在快进到我在海军导弹司令部接受的电子学训练,我们的第一个动手测试要求我制作一个简单的收音机。

电子振荡器

这种讽刺的情况教会我的一件事是,一切都有其目的。此外,这当然适用于电子元件.以电子振荡器为例。你可能知道,电子振荡器是一种产生间歇(周期性)振荡(电子)信号的电子电路,通常是方波或正弦波。振荡器的总体功能是从电源转换直流(直流)到交流(交流)信号。

振荡器的功能与应用

一般来说,振荡器为各种各样的电子设备提供功能。这些设备包括计算器,时钟生成器,个人电脑,仅举几例。此外,振荡器产生的信号用于发射机(电视),无线电广播,甚至石英钟。由于振荡器可以产生各种各样的信号,我们也可以通过其输出信号的频率来表征振荡器,这是可以理解的。如:

注:逆变器是由直流电源产生高功率交流输出的振荡器。

电子振荡器的种类

总的来说,两种主要类型的电子振荡器是非线性和线性。对于线性振荡器,能量总是从电路中的有源元件流向无源元件。线性振荡器的反馈路径决定了振荡频率。

在非线性振荡器中,有源和无源元件交换能量。该过程中所涉及的充放电时间常数决定了振荡频率。

线性振荡器产生正弦波输出(低失真),非线性振荡器产生非正弦波输出,即三角形、方形或锯齿波形。

此外,还有各种类型的振荡器,它们包括:

  • 温氏桥振荡器
  • RC移相振荡器
  • 哈特利振荡器
  • 压控振荡器
  • 科耳皮兹振荡器
  • 克拉普振荡器
  • 晶体振荡器

当然,这只是振荡器类型的部分列表,现在我们已经简要介绍了基础知识,本文的重点将转移到Colpitts振荡器上。

科尔皮茨振荡器

柯氏振子属于线性振子的范畴。此外,科尔皮茨振荡器是LC振荡器的一种,它的发明归功于1918年的埃德温·科尔皮茨。由于它是一个谐波或线性振荡器,它的振荡频率是正反馈的导数,而不是它的输入信号。此外,科尔皮茨振荡器的一个显著特点是,它从一个由两个电容器串联而成的分压器中获得有源器件反馈电感器.仔细分析一下,你会发现科尔皮茨振荡器是双哈特利振荡器的电子等效。

科尔皮茨振子图

此外,像其他LC振荡器一样,Colpitts振荡器利用增益装置通过反馈回路将其输出连接到输入。此外,在科尔皮茨振荡器中使用的增益器件包括场效应晶体管、运算放大器、真空管,甚至双极结晶体管.此外,反馈回路本身包含一个并联(调谐)LC电路,作为带通滤波器并设置振荡频率。

柯氏振荡器电路图

现在,作为一个例子,上面的电路图显示了一个具有共基电路设计的科尔皮茨振荡器。在这种配置中,电感器(L)和电容器1 (C1)和电容器2 (C2)的串联组合形成我们所说的并联谐振槽电路。你可能知道,并联谐振槽电路决定了振荡器的频率。此外,穿过C的电压被施加到晶体管的基极-发射极结,作为产生振荡的反馈。

科尔皮茨振荡器的功能

对于上述电路图中的Colpitts振荡器,其振荡频率或多或少是与电感并联的C1、C2串联组合的谐振频率(LC电路)。下面的公式表示:

我相信你注意到我说过振荡的频率或多或少是LC电路的谐振频率。这是因为由于晶体管的电阻负载和结电容,振荡的实际频率要低一些。

此外,像所有振荡器一样,有源元件的放大需要略大于电容分压器的减小,以实现稳定的运行。例如,如果一个科尔皮茨振荡器被用作VFO(可变频率振荡器),当调谐是通过可变电感时,它将表现最好。如果通过两个电容器中的一个进行调谐,则科尔皮茨振荡器的性能也将相反。然而,如果这样的调谐是一个要求,这样做通过在并联电感增加第三个电容器。

科尔皮茨振荡器是与众不同的,因为它的反馈来自我们所说的中心抽头电容。然而,它实际上是由两个串联电容器组成的分压器。此外,科尔皮茨振荡器的功能允许其用作VFO,例如在超外差接收器中,甚至在使用可变电感的频谱分析仪中。

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