Oscilador de Colpitts

 

Oscilador de colpitts Un oscilador Colpitts, básicamente es un generador de señales sinusoidales, este oscilador (LC) es perfecto para generar frecuencias muy altas, el rango de frecuencias está entre 1 y 500MHz, normalmente se emplea un transistor BJT o FET en la construcción del amp (amp de retroalimentación positiva). Con un amplificador y un circuito tanque LC, podemos realimentar una señal con la amplitud y la fase correctas para mantener las oscilaciones. El análisis y el diseño de los osciladores de alta frecuencia son difíciles. ¿Por qué? Porque a frecuencias muy altas, las capacidades parásitas y las inductancias de las conexiones se hacen importantes a la hora de determinar la frecuencia de oscilación, la fracción de realimentación, la potencia de salida y otras magnitudes de alterna. Por esta razón, muchos diseñadores utilizan aproximaciones por computadora para realizar el diseño inicial y luego ajustan el oscilador construido para obtener el funcionamiento deseado.

Diagrama de un oscilador Colpitts sin carga en la salida. La polarización del divisor de tensión fija un punto de funcionamiento de reposo. La bobina de choque de RF presenta una reactancia inductiva muy alta, por lo que se comporta como un circuito abierto para la señal alterna. El circuito tiene una ganancia de tensión para bajas frecuencias de rc/r’e, donde rc  es la resistencia de colector en alterna y r’e es la resistencia dinámica (dependiente de la corriente) del transistor.

Circuito equivalente de alterna para el oscilador (para análisis).

 

La corriente de lazo del tanque (filtro LC) fluye a través de C1 en serie con C2. Fíjese en que Vout  es  es igual a la tensión alterna que cae en C1. Además, la tensión de realimentación Vf  aparece   aparece en C2. Esta tensión de realimentación se aplica a la base y mantiene las oscilaciones desarrolladas en el circuito tanque, suponiendo que la ganancia de tensión sea suficiente para la frecuencia de oscilación. La frecuencia de resonancia del circuito se puede calcular con:

Donde C es la suma de C1 y C2 dispuestos en serie. L es el inductor que está en paralelo con C1 y C2. Para que el circuito comience a oscilar se debe cumplir una condición llamada criterio de oscilación, esta condición marca que la relación C2/C1 debe ser igual a la ganancia mínima del amplificador. El circuito filtra una sola frecuencia del ruido (millones de frecuencias) generado en el arranque y la amplifica mediante retroalimentación positiva. Si durante el funcionamiento del oscilador, le quitamos algún componente y lo conectamos nuevamente; no hay garantía de que continúe oscilando, pues la oscilación proviene del ruido del circuito generado en el arranque. Con una realimentación débil (relación C1/C2 pequeña); la amplitud de las oscilaciones aumenta y la señal oscila cada vez más sobre la recta de carga en alterna. Con una realimentación fuerte (relación C1/C2 grande), una señal de realimentación grande excita la base del transistor, llevándolo a saturación y corte. De este modo, se carga el condensador C3, produciendo un desplazamiento del nivel de continua negativo en la base. Al construir un oscilador, podemos ajustar la realimentación para maximizar la tensión de salida. Para obtener una frecuencia de corte más alta, la señal de realimentación puede aplicarse al emisor.