Clapp-Oszillator meistern: Design, Frequenzkontrolle und praktische Anwendungen

Oszillatoren sind unglaubliche Gadgets in modernen elektronischen Schaltungen. Wir betrachten den Clapp-Oszillator, einen der bekanntesten Basis-Oszillatoren. Bei Interesse an der Materie empfehle ich, zuerst die theoretischen Grundlagen zu lernen, die wir hier besprechen. Danach können Sie den Clapp-Oszillator für praktische Anwendungen erwerben.

1. Was ist ein Clapp-Oszillator?

Clapp-Oszillator, auch Gouriet-Oszillator genannt, ist ein elektronischer Oszillator, der eine Induktivität und einen dritten zusätzlichen Kondensator nutzt, um die Oszillatorfrequenz festzulegen.

Ein anderer Typ, LC-Oszillator, nutzt einen Transistor und ein Netzwerk für echte positive Rückkopplung. Ein einfaches Merkmal: Erzeugt ein Sinussignal mit derselben Funktion wie der Clapp-Oszillator. Mit einem Verstärker wird ein verstärktes Signal in das Schaltnetzwerk eingespeist, was eine erfrischende Antwort an den Verstärkerzyklus liefert und stabile Oszillationen erzeugt.

(Clapp-Oszillator Schaltplan)

2. Clapp-Oszillator Funktionsprinzip

Die gesamte Schaltung hat einen einstufigen Verstärker und ein Phasenübertragungsnetzwerk. Der Einstufenverstärker besteht aus einer Gemeinschaft, die den Elektromotor trennt.

(Clapp-Oszillator Schaltbild mit Phasenschiebe-Netzwerk)

Der an dieser Stelle angeschlossene Transistor hat eine Vcc-Stromversorgung. Die vom Transistorquilt gelieferte Leistung setzt die RFC-Spule ein. Die RFC-Spule koppelt jede im Netzteil vorhandene AC-Komponente aus und liefert dem Transistorkreis effizient DC-Leistung.

Der Transistorkreis liefert diese Leistung an das Phasenschaltnetzwerk zum entkoppelten variablen Kondensator C_C2. Der hier verwendete Kondensator liefert den einfachsten Teil der AC-Leistung an die phasenändernde Gemeinschaft. Wird ein DC-Objekt in das gesamte Phasenschiebe-Netzwerk implementiert, verringert dies den Q-Faktor der Spule.

Das an den Widerstand R_E angeschlossene Transistor-Stoppsystem stärkt die Stabilität des Leistungstrennkreises. Der Kondensator hat eine ähnliche Verbindung wie dieses Stoppsystem, das AC im eigentlichen Kreis durchlässt.

Die im Verstärker erzeugte verstärkte Leistung kommt von der anderen Seite des Kondensators C1.

Die regenerative Rückkopplung zum Transistorkreis erfolgt durch Kondensator C2. Bemerkenswert: Die Spannung an C1 und C2 kann in entgegengesetzter Phase sein.

Die Gesamtleistung von C1 kann in derselben Phase wie die Leistungsausgabe des Verstärkerkreises sein. Die Ausgangsleistung von C2 entspricht Stufe und Betrag der Kraft im Verstärkerkreis. Diese Spannung am entgegengesetzten Teil fließt als Rückkopplung zum Verstärker, da der Verstärkerkreis auch Phasenschaltung bei 180° bereitstellt.

Daher erhält das bereits um 180° phasenverschobene Rückkopplungssignal seine Übertragung durch den Verstärker. Die Umwandlung der gesamten Phrase beträgt 360°, eine wesentliche Bedingung für Oszillatorschaltungen zur Erzeugung von Kollision (Oszillation).

Diese grundlegenden Oszillatorkonfigurationen sind hochzuverlässig und daher beliebt, trotz begrenzter Gesamtleistungsbereich.

3. Die Frequenz des Clapp-Oszillators

(Schwingfrequenz im Clapp-Oszillator)

Der Clapp-Oszillator nutzt eine Induktivität und drei Kondensatoren zur Frequenzeinstellung. Er ähnelt dem Colpitts-Oszillator mit kapazitivem Spannungsteiler für Rückkopplungssignal. Die Oszillatorfrequenz folgt der Formel und lässt die exakte Schwingfrequenz bestimmen.

Kondensatoren C1 und C2 bleiben fest, während C3 die Frequenz variiert. Der Kapazitätswert von C3 ist viel kleiner als C1 und C2, wodurch C ≈ C3. Die Formel liefert die Oszillationsfrequenz.

(Weitere Berechnungen und Schaltbilder des Clapp-Oszillators)

4. Einfach einen Clapp-Oszillator aufbauen

(Clapp-Oszillator aufbauen)

Aus der Formel: Der Clapp-Oszillator hängt von Kapazität C3 ab. C3 sollte kleiner als C1 und C2 sein. Bei kleiner Ladung von C3 kann der Kondensator klein dimensioniert sein.

Standardwerte für Widerstandswerte R1 und R2 wählen, sodass mit Emitterwiderstand R3 = 470 Ω der Kollektorstrom am NPN-Transistor Q1 ca. 1 mA beträgt. C1 = 1 nF, C2 = 4,7 nF als Startwerte. Die Resonanzfrequenz reicht je nach C1, C2, C3, L1 von ca. 500 kHz bis 2 MHz. C3-Wert berechnen und nächstliegenden Bauteilwert wählen. Bei höchster Frequenz (definiert durch L1) kann dieser Oszillator > 10 Vpp Sinusausgang liefern.

Bei C3-Wahl Vorsicht: Zu kleiner Kondensator → Schaltnetzwerk zu schwach für starke Oszillation (muss unter C1, C2 liegen). Auch ausgeglichene Reaktion für Wechsel nötig.

5. Clapp-Oszillator Anwendungen

(Clapp-Oszillatoren auf Leiterplatte)

• Programme, wo ein breiter Frequenzbereich variiert werden soll. Beispiel: Empfänger-Abstimmkreise für Frequenzabstimmung.
• Pakete, wo ungedämpfte, kontinuierliche Oszillationen für den Betrieb günstig sind.
• Einsatz in Bedingungen, wo regelmäßig hohe und niedrige Temperaturen standgehalten werden müssen.

Zusammenfassung

Zusammenfassend hat dieser Artikel viele Bereiche des Clapp-Oszillators beleuchtet. Wichtig: Clapp-Oszillatoren werden wegen ihrer Zuverlässigkeit bevorzugt. Bei niedrigen Frequenzen kann der Clapp-Oszillator seine Frequenzen erhöhen, indem man das elektronische Gerät inkl. Oszillator in eine konstante Temperaturzone einbaut. Bei Fragen oder weiteren Infos kontaktieren Sie uns bitte.