कोलपिट्स ऑसिलेटर

एक थरथरानवाला एक यांत्रिक या इलेक्ट्रॉनिक निर्माण है जो कुछ चर के आधार पर दोलन पैदा करता है। हम सभी के पास ऐसे उपकरण होते हैं जिन्हें पारंपरिक घड़ी या कलाई घड़ी की तरह ओसीलेटर की आवश्यकता होती है। विभिन्न प्रकार के मेटल डिटेक्टर, कंप्यूटर जहां माइक्रोकंट्रोलर और माइक्रोप्रोसेसर शामिल होते हैं, ऑसिलेटर्स का उपयोग करते हैं, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स थरथरानवाला जो आवधिक संकेतों का उत्पादन करता है। हमने अपने पिछले ट्यूटोरियल में कुछ ऑसिलेटर पर चर्चा की:

• आरसी चरण शिफ्ट थरथरानवाला
• वेन ब्रिज का ऑसिलेटर
• क्वार्ट्ज क्रिस्टल थरथरानवाला
• चरण शिफ्ट थरथरानवाला सर्किट
• वोल्टेज नियंत्रित थरथरानवाला (VCO)

कौल्पिट दोलित्र एक नियंत्रण रेखा फिल्टर के गठन से प्रेरक और संधारित्र के संयोजन के साथ 1918 कौल्पिट दोलित्र कार्यों में अमेरिकी इंजीनियर एडविन H कोलपिट्स द्वारा आविष्कार किया गया था। अन्य थरथरानवाला के रूप में एक ही Colpitts थरथरानवाला एक लाभ डिवाइस के होते हैं, और उत्पादन एक LC सर्किट प्रतिक्रिया पाश के साथ जुड़ा हुआ है। Colpitts थरथरानवाला एक रैखिक थरथरानवाला है जो एक साइनसोइडल तरंग उत्पन्न करता है।

टैंक सर्किट

Colpitts थरथरानवाला में मुख्य दोलन उपकरण टैंक सर्किट का उपयोग करके बनाया गया है। टैंक सर्किट तीन घटक एक प्रारंभ करनेवाला और दो संधारित्र के होते हैं। दो कैपेसिटर श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, और इन कैपेसिटर को प्रारंभ में समानांतर के साथ जोड़ा जाता है।

उपरोक्त छवि में, टैंक सर्किट के तीन घटकों को उचित कनेक्शन के साथ दिखाया गया है। प्रक्रिया दो कैपेसिटर C1 और C2 की चार्जिंग से शुरू होती है। फिर टैंक सर्किट के अंदर, ये दो श्रृंखला कैपेसिटर समानांतर प्रारंभ करनेवाला L1 में निर्वहन करते हैं और संधारित्र में संग्रहीत ऊर्जा को प्रारंभ करनेवाला में स्थानांतरित कर देते हैं। संधारित्र समानांतर में जुड़े होने के कारण, प्रारंभ करनेवाला अब दो संधारित्रों द्वारा छुट्टी दे दी जाती है और संधारित्र फिर से चार्ज करना शुरू करते हैं। दोनों घटकों में ये चार्जिंग और डिस्चार्जिंग जारी है और इस प्रकार यह एक दोलन संकेत प्रदान करता है।

कैपेसिटर और प्रारंभकर्ता के मूल्य पर दोलन अत्यधिक निर्भर है। नीचे सूत्र दोलन आवृत्ति निर्धारित करने के लिए है:

एफ = 1/2 =LC

जहाँ F आवृति है और L, Inductor है, C कुल समाई समाई है।

दो कैपेसिटर के समतुल्य समाई का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है

C = (C1 x C2) / (C1 + C2)

टैंक सर्किट में इस दोलन चरण के दौरान, कुछ ऊर्जा हानि होती है। इस खोई हुई ऊर्जा की भरपाई करने के लिए और टैंक सर्किट के अंदर दोलन को बनाए रखने के लिए एक लाभ उपकरण की आवश्यकता होती है। टैंक सर्किट के अंदर ऊर्जा के नुकसान की भरपाई के लिए कई अलग-अलग प्रकार के लाभ डिवाइस का उपयोग किया जाता है। सबसे आम लाभ उपकरण ट्रांजिस्टर और परिचालन एम्पलीफायरों हैं ।

ट्रांजिस्टर आधारित Colpitts Oscillator

ऊपर की छवि में, ट्रांजिस्टर आधारित Colpitts Oscillator को दिखाया गया है जहां थरथरानवाला का मुख्य लाभ डिवाइस एक NPN ट्रांजिस्टर T1 है।

बेस वोल्टेज के लिए सर्किट में, रोकनेवाला R1 और R2 की आवश्यकता होती है। इन दो प्रतिरोधों का उपयोग ट्रांजिस्टर T1 के आधार पर वोल्टेज विभक्त बनाने के लिए किया जाता है। रेसिस्टर रेस 3 का उपयोग एमिटर रेसिस्टर के रूप में किया जाता है। थर्मल बहाव के दौरान लाभ डिवाइस को स्थिर करने के लिए यह अवरोधक बहुत उपयोगी है। संधारित्र सी 3 एक emitter बाईपास संधारित्र जो बाधा R3 के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है के रूप में प्रयोग किया जाता है। यदि हम इस C3 कैपेसिटर को हटा देते हैं, तो प्रवर्धित AC सिग्नल को रोकनेवाला R3 के पार फेंक दिया जाएगा और परिणाम खराब होगा। तो, संधारित्र सी 3 को प्रवर्धित संकेत के लिए एक आसान मार्ग प्रदान किया जाता है। टैंक सर्किट से प्रतिक्रिया आगे C4 का उपयोग करके ट्रांजिस्टर T1 के आधार से जुड़ी हुई है।

के दोलन ट्रांजिस्टर आधारित कौल्पिट दोलित्र सर्किट चरण में बदलाव पर निर्भर करती है। यह अच्छी तरह से थरथरानवाला के लिए barkhausen कसौटी के रूप में जाना जाता है। बार्कहाउज़ेन मानदंड के अनुसार, लूप का लाभ एकता से थोड़ा अधिक होना चाहिए और लूप के चारों ओर चरण बदलाव 360 डिग्री या 0 डिग्री होना चाहिए। इसलिए, इस मामले के दौरान, आउटपुट में दोलन प्रदान करने के लिए, कुल सर्किट को 0 डिग्री या 360 डिग्री चरण की शिफ्ट की आवश्यकता होती है। आम एमिटर के रूप में ट्रांजिस्टर कॉन्फ़िगरेशन 180-डिग्री चरण शिफ्ट प्रदान करता है जबकि टैंक सर्किट भी अतिरिक्त 180-डिग्री चरण शिफ्ट में योगदान देता है। इस दो-चरण के संयोजन से कुल सर्किटरी 360-डिग्री चरण पारी को प्राप्त करती है जो दोलन के लिए जिम्मेदार है।

दो कैपेसिटर C1 और C2 का उपयोग करके प्रतिक्रिया को नियंत्रित किया जा सकता है । ये दो कैपेसिटर श्रृंखला में जुड़े हुए हैं और जंक्शन आगे आपूर्ति मैदान के साथ जुड़ा हुआ है। C2 के पार वोल्टेज C2 के वोल्टेज से बहुत अधिक है। उन दो संधारित्र मूल्यों को बदलकर हम प्रतिक्रिया वोल्टेज को नियंत्रित कर सकते हैं जो आगे टैंक सर्किट में वापस खिलाया जाता है। प्रतिक्रिया वोल्टेज का निर्धारण सर्किट्री का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है क्योंकि प्रतिक्रिया वोल्टेज की कम मात्रा दोलन को सक्रिय नहीं करेगी जबकि प्रतिक्रिया वोल्टेज की एक उच्च मात्रा आउटपुट साइन लहर को नष्ट करने और विरूपण को प्रेरित करने में समाप्त हो जाएगी।

कोल्पिट्स थरथरानवाला को अधिष्ठापन और समाई के मूल्य को बदलकर ट्यून किया जा सकता है। Colpitts ऑसिलेटर को एक वैरिएबल ट्यूनिंग कॉन्फ़िगरेशन में काम करने के दो तरीके हैं।

पहला तरीका यह है कि प्रारंभ करनेवाला को परिवर्तनशील चर के रूप में परिवर्तित किया जाए और दूसरा तरीका संधारित्रों को परिवर्तनशील संधारित्र के रूप में बदलना है। दूसरे विकल्प में, चूंकि C1 और C2 के अनुपात पर प्रतिक्रिया वोल्टेज अत्यधिक भरोसेमंद है, इसलिए एक साधारण गिरोह का उपयोग करना उचित है। ताकि जब एक संधारित्र में भिन्नता हो तो दूसरा संधारित्र भी उसके अनुसार अपनी समाई बदल देता है।

Op-Amp आधारित Colpitts Oscillator

ऊपर की छवि में op-amp आधारित Colpitts थरथरानवाला सर्किट दिखाया गया है। ऑपरेशनल एम्पलीफायर इनवर्टिंग कॉन्फ़िगरेशन मोड में है। प्रतिरोध आर 1 और आर 2 का उपयोग परिचालन एम्पलीफायर को आवश्यक प्रतिक्रिया प्रदान करने के कारण किया जाता है। टैंक सर्किट दो श्रृंखला कैपेसिटर के साथ समानांतर में एकल प्रारंभ करनेवाला के साथ जुड़ा हुआ है। परिचालन एम्पलीफायर का इनपुट टैंक सर्किट की प्रतिक्रिया से जुड़ा हुआ है।

यह कार्य उपरोक्त ट्रांजिस्टर आधारित कोलपिट्स ऑसिलेटर सर्किट में चर्चा के समान है। स्टार्टअप के दौरान, op-amp शोर संकेत को बढ़ाता है जो दो कैपेसिटर को चार्ज करने के लिए जिम्मेदार है। आधारित कौल्पिट दोलित्र Op-amp के लाभ ट्रांजिस्टर आधारित कौल्पिट दोलित्र से अधिक है।

Colpitts Oscillator और हार्टले Oscillator में अंतर

Colpitts थरथरानवाला हार्टले थरथरानवाला के समान है, लेकिन इन दोनों के बीच निर्माण में अंतर है। हालांकि इन दो ऑसिलेटर सर्किट में एक टैंक सर्किट के रूप में तीन घटक होते हैं लेकिन कोल्पिट्स थरथरानवाला श्रृंखला में दो कैपेसिटर के साथ समानांतर में एक एकल प्रारंभ करनेवाला का उपयोग करता है जबकि हार्टली थरथरानवाला श्रृंखला में दो प्रेरकों के साथ समानांतर में एक एकल संधारित्र का उपयोग करता है । Colpitts थरथरानवाला हार्टले ऑसिलेटर की तुलना में उच्च-आवृत्ति ऑपरेशन में अधिक स्थिर प्रदर्शन करता है।

Colpitts थरथरानवाला उच्च आवृत्ति ऑपरेशन में एक उत्कृष्ट पसंद है। यह मेगाहर्ट्ज़ रेंज के साथ-साथ किलोहर्ट्ज़ रेंज में आउटपुट फ्रिक्वेंसी पैदा कर सकता है।

Colpitts Oscillator सर्किट का अनुप्रयोग

1. प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र के एक चिकनी बदलाव में कठिनाइयों के कारण, कोल्पिट्स थरथरानवाला मुख्य रूप से निश्चित आवृत्ति पीढ़ी के लिए उपयोग किया जाता है।

2. Colpitts थरथरानवाला का मुख्य उपयोग मोबाइल या अन्य रेडियो आवृत्ति नियंत्रित संचार उपकरणों में है।

3. उच्च आवृत्ति के दोलन में, कोलपिटस थरथरानवाला एक उत्कृष्ट विकल्प है। इस प्रकार उच्च आवृत्ति थरथरानवाला आधारित उपकरण Colpitts Oscillator का उपयोग करते हैं।

4. कुछ अनुप्रयोगों में जहां थर्मल स्थिरता के साथ-साथ निरंतर और निर्बाध दोलन की आवश्यकता होती है, कोल्पिट्स ऑसिलेटर का उपयोग किया जाता है।

5. उन अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें कम से कम शोर के साथ आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला की आवश्यकता होती है।

6. SAW- आधारित सेंसर के कई प्रकार Colpitts थरथरानवाला का उपयोग करते हैं

7. विभिन्न प्रकार के मेटल डिटेक्टर कोलपिटस ऑसिलेटर का उपयोग करते हैं।

8. फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन से संबंधित रेडियो फ्रीक्वेंसी ट्रांसमीटर कोलपिटस ऑसिलेटर का उपयोग करते हैं।

9. इसका सैन्य और वाणिज्यिक ग्रेड के उत्पादों में बहुत बड़ा अनुप्रयोग है।

10. माइक्रोवेव अनुप्रयोगों में, सिग्नल मास्किंग संबंधित अराजक सर्किट को भी अलग आवृत्ति रेंज में कोलपिट्स ऑसिलेटर की आवश्यकता होती है।