نوسان ساز کولپیتس

اسیلاتور کولپیتس — به زبان ساده (+ دانلود فیلم آموزش رایگان)

در آموزش‌های قبلی مجله فرادرس، درباره اسیلاتور LC و اسیلاتور هارتلی بحث کردیم. در این آموزش قصد داریم اسیلاتور کولپیتس را بررسی کنیم.

محتوای این مطلب جهت یادگیری بهتر و سریع‌تر آن، در انتهای متن به صورت ویدیویی نیز ارائه شده است.

در طراحی «اسیلاتور کولپیتس» (The Colpitts Oscillator)، از دو خازن سری به صورت موازی با یک سلف استفاده می‌شود. در مدار تانک تشدیدی این اسیلاتور، از بین دو خازن انشعاب گرفته می‌شود. این انشعاب به خروجی اسیلاتور متصل می‌شود تا نوسان‌های سینوسی تولید شود.

اساس کار اسیلاتور کولپیتس

اسیلاتور کولپیتس، دقیقا معکوس اسیلاتور هارتلی است. «مدار تانک تنظیم‌شده» (Tuned Tank Circuit) در این دو اسیلاتور، مشابه هم است. این مدار، یک مدار LC تشدیدی است که بین کلکتور و بیس یک «تقویت‌کننده ترانزیستوری یک طبقه» (Single Stage Transistor Amplifier) متصل می‌شود و شکل موج خروجی سینوسی تولید می‌کند.

همانطور که گفته شد، مدار اسیلاتور کولپیتس، همانند اسیلاتور هارتلی است. تفاوت این مدار با اسیلاتور هارتلی این است که انشعاب خروجی در اسیلاتور کولپیتس، از میان دو خازن سری گرفته می‌شود. اما در اسیلاتور هارتلی، این انشعاب از میان دو سلف گرفته می‌شود که یک اتو ترانسفورماتور در اسیلاتور هارتلی ایجاد می‌کند. در حقیقت در اسیلاتور کولپیتس انشعاب بین دو خازن سری، ایجاد‌ کننده یک شبکه «تقسیم‌کننده ولتاژ خازنی» (Capacitive Voltage Divider) است.

همانطور که بیان شد، اسیلاتور کولپیتس از یک شبکه تقسیم‌کننده ولتاژ خازنی به عنوان «منبع فیدبک» (Feedback Source) استفاده می‌کند. در مدار تانک این اسیلاتور، دو خازن سری $$C_1$$ و $$C_2$$، با سلف مشترک $$L$$ به صورت موازی قرار می‌گیرند. این مسئله، در شکل زیر نشان داده شده است:

به این ترتیب، $$C_1$$ و $$C_2$$ و $$L$$ یک مدار تانک تنظیم‌شده تشکیل می‌دهند.

شرط لازم برای نوسان مدار تانک در اسیلاتور کولپیتس، آن است که راکتانس حاصل از دو خازن سری با راکتانس سلف برابر باشد. این معادله به صورت زیر نوشته می‌شود:

این شرط نوسان، همانند شرط نوسان در اسیلاتور هارتلی است.

مزیت مدار خازنی در اسیلاتور کولپیتس، این است که مدار تانک این اسیلاتور نسبت به مدار تانک اسیلاتور هارتلی، «اندوکتانس خودی» (Self Inductance) و «اندوکتانس متقابل» (Mutual Inductance) کمتری دارد. به دلیل طراحی ساده‌تر مدار، «پایداری فرکانسی» (Frequency Stability) نیز در اسیلاتور کولپیتس نسبت به اسیلاتور هارتلی بهتر است.

مدار ساده اسیلاتور کولپیتس

همانند اسیلاتور هارتلی، اسیلاتور کولپیتس از یک «تقویت‌کننده ترانزیستوری دو قطبی یک طبقه» (single stage bipolar transistor amplifier) برای بهبود بهره مدار استفاده می‌کند تا موج سینوسی در خروجی مدار تولید شود.

شکل زیر، یک مدار ساده اسیلاتور کولپیتس را نشان می‌دهد:

شکل (۲) – مدار ساده اسیلاتور کولپیتس

پایانه امیتر ترانزیستور به انشعاب میان خازن‌های $$C_1$$ و $$C_2$$ متصل می‌شود. این دو نوسان ساز کولپیتس نوسان ساز کولپیتس خازن به صورت سری به یکدیگر متصل شده‌اند و یک تقسیم‌کننده ولتاژ ساده را تشکیل می‌دهند. هنگامی که یک منبع ولتاژ به این مدار متصل می‌شود، ابتدا خازن‌های $$C_1$$ و $$C_2$$ شارژ می‌شوند. سپس این دو خازن به وسیله سیم‌پیچ سلفی $$L$$ دشارژ می‌شوند. نوسان‌های این دوخازن به محل اتصال بیس – امیتر ترانزیستور متصل می‌شود. سیگنال نوسان‌ها در کلکتور این ترانزیستور، تقویت‌شده و به خروجی مدار متصل می‌شود.

مقاومت‌های $$R_1$$ و $$R_2$$ باعث پایدار شدن بایاس DC در ترانزیستور می‌شوند. دو خازن $$C_3$$ و $$C_4$$ نیز، «خازن‌های بای‌پس» (Bypass Capacitors) هستند و وظیفه آنها، حذف سیگنالِ DC از مدار است.

از یک «چوک فرکانس رادیویی» (Radio Frequency Choke) در کلکتور مدار استفاده می‌شود. این چوک، در فرکانس نوسان ($$f_r$$) یک راکتانس بزرگ ایجاد می‌کند و کلکتور ترانزیستور، همانند مدار باز عمل خواهد کرد. به علاوه، استفاده از این چوک باعث ایجاد یک مقاومت کوچک در سیگنال DC مدار نیز می‌شود که به شروع نوسان‌ها کمک می‌کند.

جابجایی فاز مطلوب در خروجی اسیلاتور کولپیتس، همانند اسیلاتور هارتلی است. در این حالت، فیدبک مثبت مطلوب با استفاده از «نوسان‌های نامیرای مداوم» (Sustained Undamped Oscillations) ایجاد می‌شود. مقدار فیدبک مورد نیاز، با نسبت خازن‌های $$C_1$$ و $$C_2$$ متناسب است. این دو خازن، با یکدیگر سری می‌شوند تا یک مقدار ثابت فیدبک ایجاد کنند. بنابراین اگر یکی از این خازن‌ها ظرفیتی مشخص داشته باشد، ظرفیت دیگری بر اساس این خازن محاسبه می‌شود.

فرکانس نوسان اسیلاتور کولپیتس

فرکانس نوسان‌ها برای اسیلاتور کولپیتس با استفاده از فرکانس تشدید مدار تانک LC محاسبه می‌شود. این فرکانس به صورت زیر داده می‌شود:

در این معادله، $$C_T$$ خازن معادل خازن‌های سری $$C_1$$ و $$C_2$$ است و به صورت زیر داده می‌شود:

تقویت‌کننده ترانزیستوری در این اسیلاتور، یک «تقویت‌کننده امیتر مشترک» (Common Emitter Amplifier) است. در این حالت، سیگنال خروجی تقویت‌کننده با سیگنال ورودی آن به اندازه ۱۸۰ درجه اختلاف فاز دارد. از آنجا که دو خازن به صورت سری با یکدیگر و موازی با سلف قرار گرفته‌اند، یک جابجایی فاز ۱۸۰ درجه دیگر نیز ایجاد می‌شود. بنابراین جابجایی فاز خالص در این مدار، برابر با ۳۶۰ درجه یا صفر است.

همانطور که بیان شد، مقدار فیدبک در این مدار به ظرفیت خازن‌های $$C_1$$ ‌و $$C_2$$ وابسته است.

اختلاف پتانسیل دو سر خازن $$C_1$$ با اختلاف پتانسیل در خروجی اسیلاتور ($$V_$$) برابر است. ولتاژ دو سر خازن $$C_2$$‌ نیز، با ولتاژ فیدبک اسیلاتور برابر است. ولتاژ دو سر خازن $$C_1$$ باید بسیار بزرگتر از ولتاژ دو سر خازن $$C_2$$ باشد.

بنابراین، می‌توان مقدار ولتاژ فیدبک بازگشتی به مدار تانک را با تغییر ظرفیت خازن‌های $$C_1$$ و $$C_2$$ تغییر داد. هرچند، اگر مقدار فیدبک بزرگ باشد، موج سینوسی در خروجی اسیلاتور دچار «اعوجاج» (Distortion) خواهد شد و اگر مقدار فیدبک کوچک باشد، مدار نوسان نخواهد کرد.

همانطور که گفتیم مقدار فیدبک در اسیلاتور کولپیتس، بر اساس نسبت خازن‌های $$C_1$$ و $$C_2$$ تعیین می‌شود. به این ترتیب، تحریک لازم برای نوسان اسیلاتور نیز مشخص می‌شود. این نسبت، «کسر فیدبک» (Feedback Fraction) نام دارد و بر حسب درصد محاسبه می‌شود. رابطه کسر فیدبک به صورت زیر است:

در ادامه با بیان یک مثال، اسیلاتور کولپیتس و مدار تانک آن بیشتر مورد بررسی قرار می‌گیرد.

مدار تانک یک اسیلاتور کولپیتس، دو خازن به ترتیب با ظرفیت‌های 24 نانوفاراد و ۲۴۰ نانوفاراد دارد. این دو خازن به صورت سری با یکدیگر و موازی با یک سلف با ظرفیت ۱۰ میلی‌هانری قرار گرفته‌اند. فرکانس نوسان مدار و کسر فیدبک را بیابید و مدار را رسم کنید.

‌حل: فرکانس نوسان‌های اسیلاتور کولپیتس، به صورت زیر داده می‌شود:

مدار کولپیتس از دو خازن موازی تشکیل شده است. خازن معادل این دو خازن سری به صورت زیر داده می‌شود:

اندوکتانس سلف برابر با $$10mH$$ است. بنابرای فرکانس نوسان‌ها به صورت زیر داده می‌شود:

بنابراین فرکانس نوسان اسیلاتور کولپیتس برابر ۱۰.۸ کیلوهرتز خواهد بود. کسر فیدبک برای این مدار به صورت زیر است:

مدار این اسیلاتور، در شکل زیر نشان داده شده است:

شکل (۳) – مدار اسیلاتور کولپیتس

مدار اسیلاتور کولپیتس به همراه اپ – امپ

همانند اسیلاتور هارتلی، علاوه بر استفاده از ترانزیستور دوقطبی (BJT) در ناحیه فعال اسیلاتور، می‌توان از یک تقویت‌کننده عملیاتی نیز بهره برد. عملکرد اسیلاتور کولپیتس با اپ – امپ همانند نوع ترانزیستوری آن است و فرکانس نوسان آن نیز با نوع ترانزیستوری آن برابر است. شکل زیر، یک اسیلاتور کولپیتس تقویت‌شده با اپ – امپ را نشان می‌دهد:

شکل (۴) – مدار اسیلاتور کولپیتس با اپ – امپ

در این حالت، یک تقویت‌کننده معکوس‌کننده خواهیم داشت. بنابراین نسبت $$R_۲ / R_۱$$، بهره تقویت‌کننده را تعیین خواهد کرد. برای آنکه نوسان‌ها در مدار آغاز شود، حداقل بهره باید با ۲.۹ برابر باشد. مقاومت $$R_3$$ نیز فیدبک مطلوب را برای مدار تانک LC ایجاد می‌کند.

یکی از مزایای اسیلاتور کولپیتس بر اسیلاتور هارتلی این است که اسیلاتور کولپیتس، شکل موج سینوسی خالص‌تری نسبت به اسیلاتور هارتلی تولید می‌کند. زیرا در فرکانس‌های بالا، مقاومت‌های کوچکی در مسیر خازن‌ها قرار می‌گیرند. همچنین به دلیل این خواص خازنی، اسیلاتورهای کولپیتس بر پایه «ترانزیستورهای اثر میدانی» (FET) در فرکانس‌های بسیار بالا قادر به فعالیت هستند. البته، استفاده از همه انواع اپ – امپ یا FET در قسمت تقویت مدار، فعالیت اسیلاتور در فرکانس‌های بالای مورد نظر را تضمین می‌کند.

جمع‌بندی

همانطور که بیان شد، اسیلاتور کولپیتس شامل یک مدار تانک تشدیدی LC است و فیدبک آن به وسیله تقسیم‌کننده خازنی ایجاد می‌شود. اسیلاتور کولپیتس، به شکل‌های متفاوتی وجود دارد. عمومی‌ترین نوع این اسیلاتورها، در مدار شکل زیر نشان داده شده است:

انشعاب ایجاد شده بین دو خازن مدار تانک، یک شبکه تقسیم‌کننده ولتاژ خازنی ایجاد می‌کند. به این ترتیب، بخشی از سیگنال خروجی به امیتر ترانزیستور برمی‌گردد تا ایجاد یک فیدبک کند. دو خازن متوالی، یک جابجایی فاز ۱۸۰ درجه ایجاد می‌کنند. این اختلاف فاز به وسیله یک جابجایی فاز ۱۸۰ درجه دیگر، فیدبک مثبت مورد نظر را تولید می‌کند. شکل موج سینوسی ایجاد شده در اسیلاتور کولپیتس، نسبت به اسیلاتور هارتلی، نوسان‌های خالص‌تری دارد. فرکانس این نوسان‌ها با فرکانس تشدید مدار تانک برابر است.

فرکانس عملکرد اسیلاتور کولپیتس محدوده‌ای بین ۲۰ کیلوهرتز و ۳۰۰ مگاهرتز دارد. در سیگنال‌های فرکانس بالا، خازن این نوع اسیلاتورها راکتانس بسیار کوچکی دارد. بنابراین می‌توان از این نوع اسیلاتورها در فرکانس‌های مایکروویو نیز بهره برد. به این ترتیب، پایداری فرکانسی بهبود می‌یابد و فرکانس سینوسی خالص‌تری در خروجی تولید می‌شود.

همچنین از این نوع اسیلاتورها، به طور گسترده در «رزوناتورهای موج آکوستیک سطحی» (Surface Acoustical Wave Resonators)، سنسورها و سیستم‌های ارتباطی تلفن همراه استفاده می‌شود.

در بخش بعدی از این سری آموزش در مجله فرادرس، به بررسی اسیلاتورهای RC خواهیم پرداخت. مدار تانک این اسیلاتورها، از مقاومت و خازن تشکیل می‌شود و تولید شکل موج سینوسی می‌کند.

اگر علاقه‌مند به یادگیری مباحث مشابه مطلب بالا هستید، پیشنهاد می‌کنیم به آموزش‌های زیر مراجعه کنید:

شبیه سازی نوسان ساز کولپیتس در متلب

اسیلاتور یا همان نوسان ساز، مدارهای الکتریکی هستند که بچه های الکترونیک هر جا بخواهند نوسان ایجاد کنند از این مدار استفاده می کنند!! در حقیقت کار این نوسان ساز همانند مبدل dc به ac در سیستم های قدرت می باشد و هرجا نیاز باشد dc را به حالت نوسانی در می آورد. اسیلاتور کولپیتس هم یکی از معروفترین نوسان سازهاست که در این محصول به شبیه سازی آن در سیمولینک متلب پرداخته شده است.

اسیلاتور کولپیتس

مفهوم اسیلاتور در سیستم های الکترونیکی به معنی نوسان ساز است. نوسان ساز های الکتریکی دارای مدارهای الکتریکی هستند که سیگنال الکتریکی متناوبی را تولید می کنند و به خاطر همین نوسان ساز به آن ها اطلاق شده است. اغلب هم سینوسی یا پالسی تولید می کنند. در واقع در سیستم قدرت که مبدل dc به ac از منبع تغذیه dc موج سینوسی تولید می کند. نوسان ساز هم در سیستم های الکترونیکی یعنی ضعیف همین کار مبدل dc به ac را انجام می دهد. سیگنال هایی که توسط فرستنده های رادیویی تولید می گردند مثال خوبی برای نوسان سازها می باشند. در این بخش به یکی از نوسان سازهای نوسان ساز کولپیتس مهم یعنی اسیلاتور کولپیتس که امروزه کاربرد فراوانی دارد خواهیم پرداخت.

اسیلاتور کولپیتس چیست؟ نوسان ساز کولپیتس یک نوع نوسان ساز خطی فیدبک دار است. مدار فیدبک و تولید نوسان در اسیلاتور کولپیتس مطابق شکل زیر می باشد:

این مدار به مدار هماهنگی LC معروف می باشد که در آن از دو خازن و یک سلف استفاده می شود. حال اگر همین مدار در یک تقویت کننده ای از نوع بیس مشترک یا امیتر مشترک قرار بگیرد یک مدار نوسان ساز کول پیتس ایجاد می شود. شکل زیر نیز یک نمونه نوسان ساز کولپیتس را نشان می دهد:

فرکانس نوسان های نوسان ساز کولپیتس و معادل خازن آن از روابط زیر به دست می آیند:

شبیه سازی مدار اسیلاتور کولپیتس با نرم افزار متلب

براساس مطالب بالا این محصول نیز شبیه سازی نوسان ساز کولپیتس در متلب می باشد که در سیمولینک متلب انجام شده است و شکل زیر کلیات این محصول می باشد:

حال با اجرای سیمولینک مدار بالا که شکل کامل مدار نوسان ساز کولپیتس می باشد و یک ولتاژ DC به آن اعمال شده است و ما انتظار داریم خروجی سینوسی بگیریم، شکل موج ولتاژ خروجی به صورت زیر به دست می آید:

در کل این محصول شبیه سازی نوسان ساز کولپیتس در متلب سیمولینک می باشد و فایل شبیه سازی آن در این محصول گنجانده شده است. شما می توانید توسط این شبیه سازی به کلیات کار اسیلاتور کول پیتس تسلط کافی داشته و هر نوع نوسان ساز دیگر را نیز خودتان پیاده سازی نمایید.

اسیلاتور کولپیتس چیست؟ آموزش کامل نوسانگر کولپیتس

نوسانگر ساختاری مکانیکی یا الکترونیکی است که بسته به متغیرهای کمی ، نوسان ایجاد می کند. همه ما دستگاه هایی داریم که مانند یک ساعت قدیمی یا ساعت مچی به اسیلاتور نیاز دارند. انواع مختلفی از فلز یاب ، رایانه هایی که میکروکنترلر و میکروپردازنده ها در آن دخیل هستند ، از اسیلاتور استفاده می کنند ، به خصوص اسیلاتور الکترونیکی که سیگنال های دوره ای را تولید می کند. پیشنهاد میکنم در مورد کریستال کوارتز اسیلاتور چیست؟ هم بخوانید.

نوسانگر Colpitts در سال 1918 توسط مهندس آمریکایی Edvin H. Colpitts اختراع شد. اسیلاتور کولپیتس با ایجاد فیلترهای LC با ترکیبی از القاگر و خازن کار می کند. نوسان ساز کولپیتس ، همانند سایر نوسانگر ها از یک دستگاه افزایش برخوردار است و خروجی با یک حلقه بازخورد مدار LC متصل می شود. اسیلاتور کولپیتس اسیلاتور خطی است که یک موج سینوسی تولید می کند.

مدار مخزن Tank

دستگاه نوسان اصلی در اسیلاتور کولپیتس، با استفاده از مدار مخزن ایجاد می شود. مدار مخزن از سه مؤلفه، یکی القاگر و دو خازن تشکیل شده است. دو خازن به صورت سری به هم متصل شده اند و این خازن ها به موازات القاگر نوسان ساز کولپیتس به یکدیگر وصل می شوند.

در تصویر بالا سه جزء مدار مخزن با اتصالات مناسب نشان داده شده است. این روند با شارژ دو خازن C1 و C2 آغاز می شود. سپس در داخل مدار مخزن ، این دو خازن سری در داخل القاگر موازی L1 تخلیه میشوند و انرژی ذخیره شده در خازن، به القاگر منتقل می شود. با توجه به خازنی که به طور موازی متصل شده ، اکنون القاگر توسط دو خازن تخلیه شده و خازن ها مجدداً شروع به شارژ شدن می کنند. این شارژ شدن و تخلیه شدن در هر دو مؤلفه همچنان ادامه دارد و بدین ترتیب سیگنال نوسان در سراسر آن فراهم می شود.

نوسان بسیار وابسته به خازن و مقدار القاگر است. فرمول زیر برای تعیین فرکانس نوسانات است:

که در اینجا F فرکانس ، L برابر با القاگر و C ظرفیتِ معادل کل آن است.

ظرفیت معادل دو خازن با استفاده از فرمول زیر به دست می آید:

در طی این مرحله نوسان در مدار تانک ، مقداری اتلاف انرژی رخ می دهد. برای جبران این انرژی از دست رفته و تداوم نوسان درون مدار مخزن ، یک دستگاه بهره نیاز است. انواع مختلفی از دستگاه های بهره وجود دارد که برای جبران اتلاف انرژی در مدار مخزن استفاده می شود. متداول ترین دستگاه های بهره ترانزیستور و تقویت کننده های کاربردی هستند.

ترانزیستور مبتنی بر اسیلاتور کولپیتس

در تصویر بالا ، نوسانگر کولپیتس بر پایه ترانزیستور نشان داده شده است که اصلی ترین وسیله افزایش اسیلاتور یک ترانزیستور NPN T1 است.

در مدار ، مقاومت R1 و R2 برای ولتاژ پایه لازم است. از این دو مقاومت برای ایجاد مقسم ولتاژ در پایه ترانزیستور T1 استفاده می شود. از مقاومت R3 به عنوان مقاومت امیتر استفاده می شود. این مقاومت برای پایدار کردن وسیله افزایش در حین رانش حرارتی بسیار مفید است. خازن C3 به عنوان خازن کنار گذر امیتر که به طور موازی با مقاومت R3 وصل می شود ، استفاده می شود. اگر این خازن C3 را حذف کنیم ، سیگنال تقویت شده AC در سراسر مقاومت R3 تخلیه می شود و باعث ضعف می شود. بنابراین ، خازن C3 یک مسیر آسان برای سیگنال تقویت شده فراهم می کند. پسخورد از مدار مخزن با استفاده از C4 به پایه ترانزیستور T1 بیشتر متصل می شود.

نوسان مدار اسیلاتور کولپیتس مبتنی بر ترانزیستور، به تغییر فاز بستگی دارد. این به عنوان معیار barkhausen برای اسیلاتور شناخته شده است. طبق معیار Barkhausen ، افزایش حلقه باید کمی بیشتر از بسامد باشد و تغییر فاز در اطراف حلقه باید 360 درجه یا 0 درجه باشد. در این حالت ، برای تأمین نوسانات در سراسر خروجی ، مدار کل به 0 درجه یا تغییر فاز 360 درجه نیاز دارد. ساختار ترانزیستور به عنوان امیتر معمول ، امکان تغییر فاز 180 درجه را فراهم می کند در حالی که مدار مخزن نیز در یک تغییر فاز 180 درجه ای دیگر نقش دارد. با ترکیب تغییر های دو فاز ، مدار کل به فاز 360 درجه ای می رسد که مسئول نوسانات است.

بازخورد را می توان با استفاده از دو خازن C1 و C2 کنترل کرد. این دو خازن به صورت سری به یکدیگر متصل شده اند و محل اتصال بیشتر با زمین تأمین می شود. ولتاژ در سراسر C1 بسیار بیشتر از ولتاژ در سراسر C2 است. با تغییر این دو مقدار خازن می توانیم ولتاژ بازخورد را که دوباره به مدار مخزن برگردانده شده را کنترل کنیم. تعیین ولتاژ بازخورد بخش مهمی از مدار است زیرا مقدار کم ولتاژ بازخورد نمی گذارد نوسان فعال شود در حالی که مقدار بالایی از ولتاژ بازخورد باعث از بین رفتن موج سینوس خروجی و ایجاد تغییرات نامطلوب می شود.

نوسانگر Colpitts را می توان با تغییر مقدار القاء و خازن تنظیم کرد. دو روش برای ساخت نوسانگزر Colpitts در ساختار تنظیم متغیر وجود دارد.

روش اول، تغییر القاگر به عنوان القاگر متغیر و راه دیگر تغییر خازن ها به عنوان خازن متغیر است. در روش دوم ، از آنجا که ولتاژ بازخورد به نسبت C1 و C2 بسیار اتکا پذیر است ، توصیه می شود از یک باند ساده استفاده کنید. به طوری که وقتی در یک خازن تغییراتی ایجاد شود ، خازن دیگر نیز مطابق با آن ، ظرفیت را تغییر می دهد.

اسیلاتور کولپیتس بر اساس Op-Amp

در تصویر بالا مدار اسیلاتور کولپیتس برپایه ی op-amp نشان داده شده است. آمپلی فایر کاربردی ، ساختاری معکوس دارد. از مقاومت های R1 و R2 به دلیل ارائه بازخورد لازم به آمپلی فایر کاربردی، استفاده می شود. مدار مخزن به همراه یک القاگر به طور موازی به دو خازن سری وصل می شود. ورودی آمپلی فایر به بازخورد مدار مخزن وصل می شود.

کار همان است که در مدار نوسانگر کولپیتس مبتنی بر ترانزیستور بالا مورد بحث قرار گرفته است. در هنگام راه اندازی ، OP-amp سیگنال صوتی را تقویت می کند که وظیفه شارژ دو خازن را دارد. بهره کولپیتس اسیلاتور مبتنی بر Op-amp بیشتر از نوسانگرهای مبتنی بر ترانزیستور است.

تفاوت بین اسیلاتور کولپیتس و اسیلاتور هارتلی

نوسانگر Colpitts بسیار شبیه به اسیلاتور هارتلی است اما در ساخت این دو تفاوتی وجود دارد. اگرچه این دو مدار اسیلاتور شامل سه جزء به عنوان مدار مخزن هستند اما نوسانگر کولپیتس از یک القاگر به طور موازی با دو خازن سری استفاده می کند در حالی که اسیلاتور هارتلی دقیقاً برعکس است ، از یک خازن تک به موازات دو القاگر سری استفاده می کند. اسیلاتور کولپیتس در عمل با فرکانس بالا نسبت به اسیلاتور هارتلی پایدارتر عمل می کند.

نوسانگر Colpitts یک انتخاب عالی در عملکرد فرکانس بالا است. این می تواند فرکانس خروجی را در دامنه Megahertz و همچنین در Kilohertz تولید کند.

مطالب تخصصی و فوق تخصصی (برق _الکترونیک) و (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)

توضیحی کامل درباره مباحث تخصصی و فوق تخصصی برق_الکترونیک و دکترای نانو _ میکرو الکترونیک

🌸( وَإِن یکادُ الَّذِینَ کفَرُ‌وا لَیزْلِقُونَک بِأَبْصَارِ‌هِمْ لَمَّا سَمِعُوا الذِّکرَ‌ وَیقُولُونَ إِنَّهُ لَمَجْنُونٌ وَمَا هُوَ إِلَّا ذِکرٌ‌ لِّلْعَالَمِینَ )🌸

انتشار مطالب فقط با ذکر نام نویسنده بلامانع میباشد(مطالعه تمامی مطالب این وب سایت برای عموم رایگان میباشد.)مطالب آموزشی _ پژوهشی این سایت متنوع و ابتدا در زمینه دکترای نانو و میکرو الکترونیک از زیر مجموعه علوم نانو و برق _الکترونیک میباشد. این سایت برای همه مخاطبان با هر سطح از آشنایی به علوم نانو بیولوژی ، نانو شیمی ، نانو الکترونیک نوسان ساز کولپیتس و برق _ الکترونیک میباشد. و علاقه تحقیقی نویسنده بیشتر در زمینه مطالب علوم نانو و میکرو الکترونیک میباشد.
🔹سال تاسیس : ۱۳۹۳

میکرو _نانو الکترونیک(دیوایس ؛ اَفزاره؛ سیستم ؛ اَدوات)

دکترای تخصصی نانو _میکرو الکترونیک (آموزشی _ پژوهشی)

میکرو _ نانو چیپ ها(ریز تراشه) بر پایه دکترای نانو نوسان ساز کولپیتس _ میکرو الکترونیک

نانو لیزر ها (Nano Laser)

نانو مواد ( Nano Materials )

نانو شیمی (Nano chemical)

📕 برق ساختمان

📕 برق ساختمان هوشمند BMS

📕 تولید برق پاک(انرژی خورشیدی)

📕 برق قدرت

📕 PLC (مبانی تا پیشرفته)

الکترونیک

📘 الکترونیک(عمومی قطعات _ قطعه شناسی )

📘 الکترونیک(تخصصی _ فوق تخصصی)

📘 نحوه تعمیر بُردهای الکترونیکی و (مادر بُرد)

📘 مدارهای مجتمع (معرفی انواع ic ها)

📘 مدارات منطقی (معرفی گیت های دیجیتال)

📘 سنسور ها(الکترونیک)

📘 میکروکنترلرها (بانک سِری میکروکنترلرهای مختلف و پرگرامر ها)

📘 طراحی مدار (الکترونیک)

📘 پُمپ های الکتریکی (الکترو پُمپ ها) عمومی ؛ صنعتی ؛ چند منظوره

📘 موتورهای الکتریکی (عمومی؛ صنعتی ؛ چند منظوره)

📘 SMD (الکترونیک نصب سطحی)

رباتیک و برنامه نویسی

📙 برنامه نویسی (میکروکنترلر ها ؛ الکترونیک؛ رباتیک)

📙 برنامه نویسی Bascom AVR (میکروکنترلر)

🔐 (غیر عمومی) شکستن قفل و رمزگشایی میکروکنترلر ها (کرک Microcontroller MCU)

☕ برنامه نویسیJAVA (رباتیک)

📙 برنامه نویسی #C (سی شارپ) رباتیک

🐍 برنامه نویسی Python (رباتیک)

📙 رباتیک _مکاترونیک (ساخت ربات های هوشمند الکترونیکی)

علوم مخابرات (فرکانس ، رادار ها و سیگنال ها و امواج)

📗 (علوم مخابرات ؛فرکانس ها و سیگنال ها و امواج ارتباطی)

مبانی برق و الکترونیک

📗 مهندسی برق ( مبانی و شروع برای تازه کارها )

📗 مهندسی الکترونیک (مبانی و شروع برای تازه کارها)

🔬 نانو بیولوژیک _ الکترونیک

💻 نانو حافظه های کوانتومی Nanomolecular memory (نانو الکترونیک)

✅ نانو الکترونیک و نانو لوله های کربنی _ گرافنی

✴ نانو ترانزیستور ها Nano transistor (نانو _ میکرو الکترونیک)

❎ نانو سیم ها (Nano Wire )

✳ نانو اَسمبلر ( nano assembler ) رویکردی نوین در علوم نانو الکترونیک

ℹ نانو ساختار (Nano structure)

💊 نانو بیو الکترونیک (Nano Bio Electronic) بخش نانو حسگر ها

☑ نانو الکترونیک (NEMS) مخفف (سیستم های نانو الکتریکی)

❇ نانو رُبات های بیو _ الکترونیکی (nano_bots)

📁 نانو فولرن و باکی بال ها ( از دیدگاه نانو الکترونیک)

🔲 نانو اَدوات الکترونیکی _ نوری Optical nano-electrical devices

🔷بسته بندی (مدارات مجتمع SMD) یا ic های کاربردی SMD (شناخت بیش از 100 نوع ic)

📡 نانو مخابرات (Nano_telecommunicatison)

🚦THT (قطعات الکترونیک نصبِ میان سطحی) پایه کوتاه و کج

🔎 نانو الکترونیک _ پلاسمونیک

DIP (قطعات الکترونیک نصب عُمقی) بُرد های پایه سوراخ دار

بُردهای بی مصرف الکترونیکی و بازیابی مدار الکترونیکی(۵۰ نوع مدار الکترونیکی)

قطعات الکترونیکی SMT یا (Surface Mount Technology (SMT (مقداری بزرگتر و کشیده تر از smd)

💾 حافظه الکترونیکی (الکترونیک و حافظه ها)

💥 ترفند تعمیر بُردهای الکترونیکی با سیم کشی شیلد بین قطعات (بُرد الکترونیکی معیوب وجود ندارد)

نانو ذرات الکتریکی (نانو الکترونیک)

📡 نانو آنتن های اِلکتریکی (مخابراتی)

🔵 نانو الکترونیک مولکولی

🔴ترانزیستور ماسفِت (Mosfet) ساختمان داخلی و نحوه عملکرد

🔷نانو حافظه ها اِلکتریکی و نقاط کوانتومی

بازیابی و راه اندازی مدار های الکترونیکی نوسان ساز(کولپیتس و هارتلی)

بازیابی و راه اندازی مدار های الکترونیکی نوسان ساز(کولپیتس و هارتلی)

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته: سیگنال برگشتی از مدار فیدبک به در نوســان ساز معمولا ورودی مــدار تقویت کننده داده میشــود و از خروجی آن نوســان های تولید شده دریافت میشــود.

برای این که یک نوسان ساز به نوسان ساز کولپیتس نوسان در آید ، باید عناصر و شرایط زیر وجود داشته باشد. یک نوســان ساز یا اسیلاتور ، یک مدار الکترونیکی نسبتاً ســاده است که بدون ســیگنال ورودی می تواند ولتاژ DC را به ولتاژ متناوب تبدیل کند

_(تقویت کننده) مانند تقویت کننده ی امیتر مشترک

_( فیدبک مثبت )

نوســان ســازها می توانند انواع شــکل موج ها را به وجود آورند.سیگنال برگشتی از مدار فیدبک به در نوســان ساز معمولاً ورودی مــدار تقویت کننده داده می شــود و از خروجی آن نوســان های تولید شده دریافت می شــود. شــبکه ی فیدبک ســیگنال خروجــی را معمولاً تضعیف می کند. برای ادامه ی نوسان در یک نوسان ساز باید دو شرط برقرار باشد. بــه میزانی که شــبکه فیدبک ســیگنال خروجی را تضعیف مــی کند، تقویت کننــده نیز حداقل بــه همان میزان ســیگنال را تقویت می کند. اگر میزان ضریب بهره ی شــبکه Av بنامیم در یک فیدبــک را B و بهــره ی تقویت کننــده را نوسان ساز همواره باید شرط زیر برقرار باشد.

به دلیل نیاز به فیدبک مثبت جهت نوســان ســازی، باید اختلاف فاز بین ورودی تقویت کننده و خروجی شبکه ی فیدبک صفر باشد.چگونگی تولید نوسان در نوسان ساز به این صورت است که ابتدا نویز و ســیگنال های حالــت های گذرای موجود در مدار توســط تقویت کننده تقویت می شــود.

ســپس در مدار فیدبک تنها در یک فرکانس خاص اختلاف فاز بین خروجی و ورودی صفر یا 180 درجه می شــود. توجه داشــته باشید که نویز، ترکیبی از تعدادی فرکانس اســت که با توجه به شرایط مدار ، فرکانس مورد نظر از بین آن ها انتخاب می شــود.

مطالب تخصصی و فوق تخصصی (برق _الکترونیک) و (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)

توضیحی کامل درباره مباحث تخصصی و فوق تخصصی برق_الکترونیک و دکترای نانو _ میکرو الکترونیک

🌸( وَإِن یکادُ الَّذِینَ کفَرُ‌وا لَیزْلِقُونَک بِأَبْصَارِ‌هِمْ لَمَّا سَمِعُوا الذِّکرَ‌ وَیقُولُونَ إِنَّهُ لَمَجْنُونٌ وَمَا هُوَ إِلَّا ذِکرٌ‌ لِّلْعَالَمِینَ )🌸

انتشار مطالب فقط با ذکر نام نویسنده بلامانع میباشد(مطالعه تمامی مطالب این وب سایت برای عموم رایگان میباشد.)مطالب آموزشی _ پژوهشی این سایت متنوع و ابتدا در زمینه دکترای نانو و میکرو الکترونیک از زیر مجموعه علوم نانو و برق _الکترونیک میباشد. این سایت برای همه مخاطبان با هر سطح از آشنایی به علوم نانو بیولوژی ، نانو شیمی ، نانو الکترونیک و برق _ الکترونیک میباشد. و علاقه تحقیقی نویسنده بیشتر در زمینه مطالب علوم نانو و میکرو الکترونیک میباشد.
🔹سال تاسیس : ۱۳۹۳

میکرو _نانو الکترونیک(دیوایس ؛ اَفزاره؛ سیستم ؛ اَدوات)

دکترای تخصصی نانو _میکرو الکترونیک (آموزشی _ پژوهشی)

میکرو _ نانو چیپ ها(ریز تراشه) بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک

نانو لیزر ها (Nano Laser)

نانو مواد ( Nano Materials )

نانو شیمی (Nano chemical)

📕 برق ساختمان

📕 برق ساختمان هوشمند BMS

📕 تولید برق پاک(انرژی خورشیدی)

📕 برق قدرت

📕 PLC (مبانی تا پیشرفته)

الکترونیک

📘 الکترونیک(عمومی قطعات _ قطعه شناسی )

📘 الکترونیک(تخصصی _ فوق تخصصی)

📘 نحوه تعمیر بُردهای الکترونیکی و (مادر بُرد)

📘 مدارهای مجتمع (معرفی انواع ic ها)

📘 مدارات منطقی (معرفی گیت های دیجیتال)

📘 سنسور ها(الکترونیک)

📘 میکروکنترلرها (بانک سِری میکروکنترلرهای مختلف و پرگرامر ها)

📘 طراحی مدار (الکترونیک)

📘 پُمپ های الکتریکی (الکترو پُمپ ها) عمومی ؛ صنعتی ؛ چند منظوره

📘 موتورهای الکتریکی (عمومی؛ صنعتی ؛ چند منظوره)

📘 SMD (الکترونیک نصب سطحی)

رباتیک و برنامه نویسی

📙 برنامه نویسی (میکروکنترلر ها ؛ الکترونیک؛ رباتیک)

📙 برنامه نویسی Bascom AVR (میکروکنترلر)

🔐 (غیر عمومی) شکستن قفل و رمزگشایی میکروکنترلر ها (کرک Microcontroller MCU)

☕ برنامه نویسیJAVA (رباتیک)

📙 برنامه نویسی #C (سی شارپ) رباتیک

🐍 برنامه نویسی Python (رباتیک)

📙 رباتیک _مکاترونیک (ساخت ربات های هوشمند الکترونیکی)

علوم مخابرات (فرکانس ، رادار ها و سیگنال ها و امواج)

📗 (علوم مخابرات ؛فرکانس ها و سیگنال ها و امواج ارتباطی)

مبانی برق و الکترونیک

📗 مهندسی برق ( مبانی و شروع برای تازه کارها )

📗 مهندسی الکترونیک (مبانی و شروع برای تازه کارها)

🔬 نانو بیولوژیک _ الکترونیک

💻 نانو حافظه های کوانتومی Nanomolecular memory (نانو الکترونیک)

✅ نانو الکترونیک و نانو لوله های کربنی _ گرافنی

✴ نانو ترانزیستور ها Nano transistor (نانو _ میکرو الکترونیک)

❎ نانو سیم ها (Nano Wire )

✳ نانو اَسمبلر ( nano assembler ) رویکردی نوین در علوم نانو الکترونیک

ℹ نانو ساختار (Nano structure)

💊 نانو بیو الکترونیک (Nano Bio Electronic) بخش نانو حسگر ها

☑ نانو الکترونیک (NEMS) مخفف (سیستم های نانو الکتریکی)

❇ نانو رُبات های بیو _ الکترونیکی (nano_bots)

📁 نانو فولرن و باکی بال ها ( از دیدگاه نانو الکترونیک)

🔲 نانو اَدوات الکترونیکی _ نوری Optical nano-electrical devices

🔷بسته بندی (مدارات مجتمع SMD) یا ic های کاربردی SMD (شناخت بیش از 100 نوع ic)

📡 نانو مخابرات (Nano_telecommunicatison)

🚦THT (قطعات الکترونیک نصبِ میان سطحی) پایه کوتاه و کج

🔎 نانو الکترونیک _ پلاسمونیک

DIP (قطعات الکترونیک نصب عُمقی) بُرد های پایه سوراخ دار

بُردهای بی مصرف الکترونیکی و بازیابی مدار الکترونیکی(۵۰ نوع مدار الکترونیکی)

قطعات الکترونیکی SMT یا (Surface Mount Technology (SMT (مقداری بزرگتر و کشیده تر از smd)

💾 حافظه الکترونیکی (الکترونیک و حافظه ها)

💥 ترفند تعمیر بُردهای الکترونیکی با سیم کشی شیلد بین قطعات (بُرد الکترونیکی معیوب وجود ندارد)

نانو ذرات الکتریکی (نانو الکترونیک)

📡 نانو آنتن های اِلکتریکی (مخابراتی)

🔵 نانو الکترونیک مولکولی

🔴ترانزیستور ماسفِت (Mosfet) ساختمان داخلی و نحوه عملکرد

🔷نانو حافظه ها اِلکتریکی و نقاط کوانتومی

(طراحی مدار الکترونیکی) آشنایی با مدار های نوسان ساز(کولپیتس و هارتلی) برق _ الکترونیک

(طراحی مدار الکترونیکی) آشنایی با مدار های نوسان ساز (کولپیتس و هارتلی) برق _ الکترونیک

پژوهشگر و نویسنده: دانشجویِ دکترای تخصصی ( افشین رشید )

نکته : مدار های نوسان‌ ساز فیدبک دار می‌توانند از نظر فیلتر انتخاب‌ کننده فرکانس که در حلقه فیدبک استفاده می ‌کنند، طبقه ‌بندی شوند. مدارات نوسان‌‌ ساز هارتلی (Hartley)، کالپیتس (Colpitts) اغلب در فرکانس‌ های رادیویی استفاده می ‌شوند، وقتی یک منبع فرکانس تنظیم‌ پذیر لازم است.

در مدارات نوسان‌‌ ساز هارتلی (Hartley) سیگنال برگشتی از مدار فیدبک به در نوســان ساز معمولا به ورودی مــدار تقویت کننده داده میشــود و از خروجی آن نوســان های تولید شده دریافت میشــود.برای این که یک نوسان ساز به نوسان در آید ، باید عناصر و شرایط زیر وجود داشته باشد. یک نوســان ساز یا اسیلاتور ، یک مدار الکترونیکی نسبتاً ســاده است که بدون ســیگنال ورودی می تواند ولتاژ DC را به ولتاژ متناوب تبدیل کند.

در مدار کالپیتس (Colpitts) به دلیل نیاز به فیدبک مثبت جهت نوســان ســازی، باید اختلاف فاز بین ورودی تقویت کننده و خروجی شبکه ی فیدبک صفر باشد.چگونگی تولید نوسان در نوسان ساز به این صورت است که ابتدا نویز و ســیگنال های حالــت های گذرای موجود در مدار توســط تقویت کننده تقویت می شــود. ســپس در مدار فیدبک تنها در یک فرکانس خاص اختلاف فاز بین خروجی و ورودی صفر یا 180 درجه می شــود. توجه داشــته باشید که نویز، ترکیبی از تعدادی فرکانس اســت که با توجه به شرایط مدار ، فرکانس مورد نظر از بین آن ها انتخاب می شــود. در مدار کالپیتس (Colpitts) نوســان ســاز ها می توانند انواع شــکل موج ها را به وجود آورند.سیگنال برگشتی از مدار فیدبک به در نوســان ساز معمولاً ورودی مــدار تقویت کننده داده می شــود و از خروجی آن نوســان های تولید شده دریافت می شــود. شــبکه ی فیدبک ســیگنال خروجــی را معمولاً تضعیف می کند.