Klapov oscilator

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

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. Prema Vačkaru, 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:

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

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:

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

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

Klapov oscilator se koristi u radio-amaterstvu.

Vidi još

• Kolpicov oscilator
• Hartlejev oscilator
• Armstrongov oscilator
• Pirsov oscilator
• Milerov oscilator

Literatura

• 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.

Spoljašnje veze

• 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