Colpitts振荡器电路和频率及运算摘要

Colpitts振荡器设计使用两个与并联电感串联的中心抽头电容来形成其谐振回路产生正弦振荡

在许多方面，Colpitts振荡器正好与我们在上一个教程中看过Hartley Oscillator。就像Hartley振荡器一样，调谐振荡电路由一个LC谐振子电路组成，该谐振子电路连接在集电极和单级晶体管放大器的基极之间，产生正弦输出波形。

<的基本配置b> Colpitts Oscillator 类似于 Hartley振荡器，但这次的不同之处在于，现在在“电容分压器”的连接处进行了油箱子电路的中心攻丝。网络而不是Hartley振荡器中的抽头自耦变压器型电感器。

Colpitts Oscillator
Tank Circuit

Colpitts振荡器使用电容分压网络作为其反馈源。两个电容 C1 和 C2 放置在单个公共电感上， L ，如图所示。然后 C1 ， C2 和 L 形成调谐储能电路，振荡条件为： X C1 + X C2 = X L ，与Hartley振荡器电路相同。

此类电容电路的优点配置是在谐振电路中具有较小的自感和互感，振荡器的频率稳定性得到改善，设计也更简单。

与Hartley振荡器一样，Colpitts振荡器使用单级双极晶体管放大器作为增益元件，产生正弦输出。考虑下面的电路。

基本Colpitts振荡器电路

发射器端子晶体管有效地连接到两个电容器的结点， C1 和 C2 ，它们串联连接并用作简单的分压器。首次施加电源时，电容器 C1 和 C2 充电，然后通过线圈 L 放电。电容两端的振荡应用于基极 - 发射极结，并出现在集电极输出端放大。

电阻， R1 和 R2 提供通常以正常方式稳定晶体管的DC偏置，而附加电容器用作DC阻塞旁路电容器。在集电极电路中使用射频扼流圈（RFC），以振荡频率（ƒr）提供高电抗（理想情况下为开路），并在DC处提供低电阻以帮助启动振荡。

以与Hartley振荡器电路中类似的方式获得所需的外部相移，获得对于持续的无阻尼振荡所需的正反馈。反馈量由 C1 和 C2 的比率决定。这两个电容通常被“联合”在一起以提供恒定量的反馈，因此当一个被调整时，另一个自动跟随。

Colpitts振荡器的振荡频率由谐振频率决定。 LC 坦克电路，如下：

其中 C T 是串联连接的 C1 和 C2 的电容，给出如下：

晶体管放大器的配置是公共发射极放大器，输出信号为180 o 关于输入信号的异相。由于两个电容器串联连接在一起但与电感线圈并联，导致电路的整体相移为零或360°，因此实现振荡的附加180 o 相移要求。 sup> o 。

反馈量取决于 C1 和 C2 的值。我们可以看到 C1 上的电压与振荡器输出电压 Vout 相同，并且 C2 上的电压是振荡器反馈电压。那么 C1 上的电压将远大于 C2 上的电压。

因此，通过改变电容值， C1 和 C2 我们可以调整返回到储能电路的反馈电压量。然而，大量反馈可能导致输出正弦波失真，而少量反馈可能不允许电路振荡。

然后Colpitts振荡器产生的反馈量基于电容比 C1 和 C2 是控制振荡器激励的因素。该比率称为“反馈分数”，简称为：

Colpitts振荡器示例No1

AColpitts Oscillator电路分别连接有两个24nF和240nF的电容器与10mH的电感并联。确定电路振荡的频率，反馈分数并绘制电路。

Colpitts振荡器的振荡频率如下：

由于colpitts电路由两个串联电容组成，因此总电容为：

电感的电感为10mH，然后振荡频率为：

因此，Colpitts Oscillator的振荡频率 10.8kHz ，反馈分数如下：

Colpitts振荡器电路

Colpitts Oscillator使用运算放大器

就像之前的 Hartley振荡器一样，以及使用双极结型晶体管（BJT）作为振荡器有源级，我们也可以使用运算放大器（op-amp）。运算放大器Colpitts振荡器的操作与晶体管版本的操作完全相同，其操作频率以相同方式计算。考虑下面的电路。

Colpitts振荡器运算放大器电路

请注意反相放大器配置， R2 / R1 的比率设置放大器增益。启动振荡需要最小增益2.9。电阻 R3 为LC储能电路提供所需的反馈。

Colpitts振荡器优于Hartley振荡器的优势在于Colpitts振荡器产生的由于高频电容器的低阻抗路径，更加更纯净的正弦波形。同样由于这些容性电抗特性，基于FET的Colpitts振荡器可以在非常高的频率下工作。当然，任何用作放大器件的运算放大器或FET必须能够在所需的高频下工作。

Colpitts振荡器摘要

然后总结一下，Colpitts振荡器由并联的 LC 谐振器振荡电路组成，其反馈通过电容分压器实现。与大多数振荡器电路一样，Colpitts振荡器有多种形式，最常见的形式类似于上面的晶体管电路。

罐子电路的中心抽头是在“电容分压器“网络将一小部分输出信号反馈回晶体管的发射极。串联的两个电容器产生180° o 相移，其被另一个180 o 反转以产生所需的正反馈。振荡频率是一个更纯正的正弦波电压，由谐振电路的谐振频率决定。

在下一个关于振荡器的教程中，我们将看一下使用电阻和电容作为其谐振电容的RC振荡器。电路产生正弦波形。