కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్

ఓసిలేటర్ అనేది యాంత్రిక లేదా ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం, ఇది కొన్ని వేరియబుల్స్ ఆధారంగా డోలనాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. సాంప్రదాయ గడియారం లేదా రిస్ట్ వాచ్ వంటి ఓసిలేటర్లు అవసరమయ్యే పరికరాలు మనందరికీ ఉన్నాయి. వివిధ రకాల మెటల్ డిటెక్టర్లు, మైక్రోకంట్రోలర్ మరియు మైక్రోప్రాసెసర్లు పాల్గొన్న కంప్యూటర్లు ఓసిలేటర్లను ఉపయోగిస్తాయి, ముఖ్యంగా ఆవర్తన సంకేతాలను ఉత్పత్తి చేసే ఎలక్ట్రానిక్స్ ఓసిలేటర్. మేము మా మునుపటి ట్యుటోరియల్లో కొన్ని ఓసిలేటర్లను చర్చించాము:

• RC దశ షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్
• వీన్ బ్రిడ్జ్ ఓసిలేటర్
• క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్ ఓసిలేటర్
• దశ షిఫ్ట్ ఆసిలేటర్ సర్క్యూట్
• వోల్టేజ్ కంట్రోల్డ్ ఓసిలేటర్ (VCO)

Colpitts ఓసిలేటర్ ఒక LC వడపోత ఏర్పరుచుకొని లో ఇండక్టర్లు మరియు కెపాసిటర్లను కలిపి 1918 Colpitts ఓసిలేటర్ రచనలు అమెరికన్ ఇంజనీర్ ఎడ్విన్ H. Colpitts కనిపెట్టారు. ఇతర ఓసిలేటర్ల మాదిరిగానే కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ లాభం పరికరాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు అవుట్పుట్ LC సర్క్యూట్ ఫీడ్‌బ్యాక్ లూప్‌తో అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ ఒక సరళ ఓసిలేటర్, ఇది సైనూసోయిడల్ తరంగ రూపాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

ట్యాంక్ సర్క్యూట్

కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్‌లోని ప్రధాన డోలనం పరికరం ట్యాంక్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించి సృష్టించబడుతుంది. ట్యాంక్ సర్క్యూట్ మూడు components- ఒక ప్రేరకం మరియు రెండు కెపాసిటర్లు కలిగి. రెండు కెపాసిటర్లు సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి మరియు ఈ కెపాసిటర్లు ఇండక్టర్‌తో సమాంతరంగా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.

పై చిత్రంలో, ట్యాంక్ సర్క్యూట్ యొక్క మూడు భాగాలు సరైన కనెక్షన్లతో చూపించబడ్డాయి. రెండు కెపాసిటర్లు సి 1 మరియు సి 2 ఛార్జింగ్తో ఈ ప్రక్రియ ప్రారంభమవుతుంది. అప్పుడు ట్యాంక్ సర్క్యూట్ లోపల, ఈ రెండు సిరీస్ కెపాసిటర్లు సమాంతర ప్రేరక L1 లోకి విడుదలవుతాయి మరియు కెపాసిటర్‌లో నిల్వ చేయబడిన శక్తి ఇండక్టర్‌కు బదిలీ అవుతుంది. కెపాసిటర్ సమాంతరంగా అనుసంధానించబడిన కారణంగా, ఇండక్టర్ ఇప్పుడు రెండు కెపాసిటర్ల ద్వారా విడుదల చేయబడుతుంది మరియు కెపాసిటర్లు మళ్లీ ఛార్జ్ చేయడం ప్రారంభిస్తాయి. ఈ రెండు భాగాలలో ఈ ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ కొనసాగుతుంది మరియు తద్వారా దాని అంతటా డోలనం సంకేతాన్ని అందిస్తుంది.

డోలనం కెపాసిటర్లు మరియు ప్రేరక విలువపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఫార్ములా క్రింద డోలనం ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ణయించడం:

F = 1 / 2π√LC

ఇక్కడ F ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు L ఇండక్టర్, C మొత్తం సమాన కెపాసిటెన్స్.

రెండు కెపాసిటర్ల సమాన కెపాసిటెన్స్ ఉపయోగించి నిర్ణయించవచ్చు

సి = (సి 1 x సి 2) / (సి 1 + సి 2)

ట్యాంక్ సర్క్యూట్లో ఈ డోలనం దశలో, కొంత శక్తి నష్టం జరుగుతుంది. ఈ కోల్పోయిన శక్తిని భర్తీ చేయడానికి మరియు ట్యాంక్ సర్క్యూట్ లోపల డోలనాన్ని కొనసాగించడానికి, లాభం పరికరం అవసరం. ట్యాంక్ సర్క్యూట్ లోపల శక్తి నష్టాన్ని భర్తీ చేయడానికి అనేక రకాల లాభ పరికరాలను ఉపయోగిస్తారు. అత్యంత సాధారణ లాభ పరికరాలు ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్లు.

ట్రాన్సిస్టర్స్ బేస్డ్ కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్

పై చిత్రంలో, ట్రాన్సిస్టర్ ఆధారిత కోల్‌పిట్స్ ఆసిలేటర్ చూపబడుతుంది, ఇక్కడ ఓసిలేటర్ యొక్క ప్రధాన లాభం పరికరం NPN ట్రాన్సిస్టర్ T1.

సర్క్యూట్లో, బేస్ వోల్టేజ్ కోసం రెసిస్టర్ R1 మరియు R2 అవసరం. ట్రాన్సిస్టర్ టి 1 యొక్క బేస్ అంతటా వోల్టేజ్ డివైడర్ చేయడానికి ఈ రెండు రెసిస్టర్లు ఉపయోగించబడతాయి. రెసిస్టర్ R3 ను ఉద్గారిణి నిరోధకంగా ఉపయోగిస్తారు. థర్మల్ డ్రిఫ్ట్ సమయంలో లాభం పరికరాన్ని స్థిరంగా ఉంచడానికి ఈ రెసిస్టర్ చాలా ఉపయోగపడుతుంది. కెపాసిటర్ C3 నిరోధకం R3 సమాంతరంగా కనెక్ట్ ఇది ఒక ఉద్గారిణిని బైపాస్ కెపాసిటర్ ఉపయోగిస్తారు. మేము ఈ సి 3 కెపాసిటర్‌ను తొలగిస్తే, యాంప్లిఫైడ్ ఎసి సిగ్నల్ రెసిస్టర్ R3 అంతటా వేయబడుతుంది మరియు ఫలితంగా తక్కువ లాభం వస్తుంది. కాబట్టి, కెపాసిటర్ సి 3 విస్తరించిన సిగ్నల్ కోసం సులభమైన మార్గాన్ని అందిస్తుంది. ట్యాంక్ సర్క్యూట్ నుండి వచ్చిన అభిప్రాయం C4 ను ఉపయోగించి ట్రాన్సిస్టర్ T1 యొక్క స్థావరానికి మరింత అనుసంధానించబడి ఉంది.

డోలనం ట్రాన్సిస్టర్ ఆధారిత Colpitts ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్ ఫేజ్ షిఫ్ట్ ఆధారపడివుంది ఉంది. ఇది ఓసిలేటర్‌కు బార్క్‌హౌసెన్ ప్రమాణం అని పిలుస్తారు. ప్రకారం Barkhausen క్రైటీరియన్, లూప్ పెరుగుట ఐక్యత మరియు షిఫ్ట్ లూప్ అవసరాల చుట్టూ 360 డిగ్రీల లేదా 0 డిగ్రీల కంటే కొద్దిగా ఎక్కువ ఉండాలి. కాబట్టి, ఈ సందర్భంలో, అవుట్పుట్ అంతటా డోలనాన్ని అందించడానికి, మొత్తం సర్క్యూట్కు 0 డిగ్రీలు లేదా 360-డిగ్రీల దశ షిఫ్ట్ అవసరం. సాధారణ ఉద్గారిణిగా ట్రాన్సిస్టర్ కాన్ఫిగరేషన్ 180-డిగ్రీల దశ మార్పును అందిస్తుంది, అయితే ట్యాంక్ సర్క్యూట్ అదనంగా 180-డిగ్రీల దశ మార్పుకు దోహదం చేస్తుంది. ఈ రెండు-దశల మార్పులను కలపడం ద్వారా మొత్తం సర్క్యూట్రీ 360-డిగ్రీల దశ మార్పును సాధిస్తుంది, ఇది డోలనానికి కారణమవుతుంది.

సి 1 మరియు సి 2 అనే రెండు కెపాసిటర్లను ఉపయోగించి అభిప్రాయాన్ని నియంత్రించవచ్చు. ఈ రెండు కెపాసిటర్లు సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి మరియు జంక్షన్ సరఫరా మైదానంతో మరింత అనుసంధానించబడి ఉంది. C1 అంతటా వోల్టేజ్ C2 అంతటా వోల్టేజ్ కంటే చాలా ఎక్కువ. ఆ రెండు కెపాసిటర్ విలువలను మార్చడం ద్వారా మనం ట్యాంక్ సర్క్యూట్‌కు తిరిగి ఇవ్వబడే ఫీడ్‌బ్యాక్ వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించవచ్చు. ఫీడ్బ్యాక్ వోల్టేజ్ యొక్క నిర్ణయం సర్క్యూట్రీలో కీలకమైన భాగం, ఎందుకంటే తక్కువ ఫీడ్బ్యాక్ వోల్టేజ్ డోలనాన్ని సక్రియం చేయదు, అయితే అధిక మొత్తంలో ఫీడ్బ్యాక్ వోల్టేజ్ అవుట్పుట్ సైన్ వేవ్ను నాశనం చేయడంలో మరియు వక్రీకరణను ప్రేరేపిస్తుంది.

ఇండక్టెన్స్ మరియు కెపాసిటెన్స్ విలువను మార్చడం ద్వారా కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్‌ను ట్యూన్ చేయవచ్చు. కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ వేరియబుల్ ట్యూనింగ్ కాన్ఫిగరేషన్‌లో పని చేయడానికి రెండు మార్గాలు ఉన్నాయి.

మొదటి మార్గం ఇండక్టర్‌ను వేరియబుల్ ఇండక్టర్‌గా మార్చడం మరియు మరొక మార్గం కెపాసిటర్లను వేరియబుల్ కెపాసిటర్‌గా మార్చడం. రెండవ ఎంపికలో, ఫీడ్బ్యాక్ వోల్టేజ్ C1 మరియు C2 నిష్పత్తిపై ఎక్కువగా ఆధారపడుతుంది కాబట్టి సాధారణ ముఠాను ఉపయోగించడం మంచిది. కాబట్టి ఒక కెపాసిటర్‌లో వైవిధ్యం ఉన్నప్పుడు ఇతర కెపాసిటర్ కూడా దాని కెపాసిటెన్స్‌ను దానికి అనుగుణంగా మారుస్తుంది.

ఆప్-ఆంప్ బేస్డ్ కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్

పై చిత్రంలో op-amp ఆధారిత కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్ చూపబడింది. కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ విలోమ కాన్ఫిగరేషన్ మోడ్‌లో ఉంది. కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్‌కు అవసరమైన అభిప్రాయాన్ని అందించడానికి రెసిస్టర్లు R1 మరియు R2 ఉపయోగించబడతాయి. ట్యాంక్ సర్క్యూట్ రెండు సిరీస్ కెపాసిటర్లతో సమాంతరంగా సింగిల్ ఇండక్టర్‌తో అనుసంధానించబడి ఉంది. కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ఇన్పుట్ ట్యాంక్ సర్క్యూట్ యొక్క అభిప్రాయానికి అనుసంధానించబడి ఉంది.

పై ట్రాన్సిస్టర్ ఆధారిత కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్లో చర్చించినట్లు పని అదే. ప్రారంభ సమయంలో, op-amp రెండు కెపాసిటర్లను ఛార్జ్ చేయడానికి బాధ్యత వహించే శబ్ద సంకేతాన్ని విస్తరిస్తుంది. ట్రాన్సిస్టర్ ఆధారిత కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ కంటే ఆప్-ఆంప్ ఆధారిత కోల్‌పిట్స్ ఆసిలేటర్ యొక్క లాభం ఎక్కువ.

కోల్‌పిట్స్ ఆసిలేటర్ మరియు హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ మధ్య వ్యత్యాసం

కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ హార్ట్లీ ఓసిలేటర్‌తో సమానంగా ఉంటుంది, అయితే ఈ రెండింటి మధ్య నిర్మాణంలో తేడా ఉంది. ఈ రెండు ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్ ట్యాంక్ సర్క్యూట్‌గా మూడు భాగాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ సిరీస్‌లో రెండు కెపాసిటర్లతో సమాంతరంగా ఒకే ఇండక్టర్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, అయితే హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ సరిగ్గా వ్యతిరేకం, సిరీస్‌లో రెండు ప్రేరకాలతో సమాంతరంగా ఒకే కెపాసిటర్. కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ కంటే అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ఆపరేషన్‌లో మరింత స్థిరంగా పనిచేస్తుంది.

అధిక-పౌన frequency పున్య ఆపరేషన్లో కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ అద్భుతమైన ఎంపిక. ఇది మెగాహెర్ట్జ్ పరిధిలో మరియు కిలోహెర్ట్జ్ పరిధిలో అవుట్పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్ యొక్క అప్లికేషన్

1. ప్రేరక మరియు కెపాసిటర్ యొక్క సున్నితమైన వైవిధ్యంలో ఇబ్బందుల కారణంగా, కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ ప్రధానంగా స్థిర పౌన frequency పున్య ఉత్పత్తికి ఉపయోగించబడుతుంది.

2. కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ యొక్క ప్రధాన ఉపయోగం మొబైల్ లేదా ఇతర రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ నియంత్రిత కమ్యూనికేషన్ పరికరాల్లో ఉంది.

3. హై-ఫ్రీక్వెన్సీ డోలనం లో, కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ అద్భుతమైన ఎంపిక. అందువల్ల హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఓసిలేటర్ ఆధారిత పరికరాలు కోల్‌పిట్స్ ఆసిలేటర్‌ను ఉపయోగిస్తాయి.

4. థర్మల్ స్థిరత్వంతో పాటు నిరంతర మరియు తడిసిన డోలనం అవసరమయ్యే కొన్ని అనువర్తనాలలో, కోల్‌పిట్స్ ఆసిలేటర్ ఉపయోగించబడుతుంది.

5. కనీస శబ్దం ప్రేరేపించబడిన విస్తృత శ్రేణి పౌన encies పున్యాలు అవసరమయ్యే అనువర్తనాల కోసం.

6. అనేక రకాల SAW- ఆధారిత సెన్సార్లు కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్‌ను ఉపయోగిస్తాయి

7. వివిధ రకాల మెటల్ డిటెక్టర్ కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్‌ను ఉపయోగిస్తుంది.

8. ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేషన్ సంబంధిత రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ ట్రాన్స్మిటర్ కోల్పిట్స్ ఓసిలేటర్ వాడకం.

9. ఇది మిలిటరీ మరియు కమర్షియల్ గ్రేడ్ ఉత్పత్తులలో భారీ అప్లికేషన్ కలిగి ఉంది.

10. మైక్రోవేవ్ అనువర్తనాలలో, సిగ్నల్ మాస్కింగ్ సంబంధిత అస్తవ్యస్తమైన సర్క్యూట్లు కూడా వేర్వేరు ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ అవసరం.