Осциллятор Клаппа

Генератор Клаппа или генератор Гурье представляет собой LC- электронный генератор используется определенная комбинация индуктора и трех конденсаторов , в котором для установки частоты генератора . В LC-генераторах используется транзистор (или электронная лампа , или другой элемент усиления) и сеть положительной обратной связи . Генератор имеет хорошую стабильность частоты.

История

Конструкция генератора Клэппа была опубликована Джеймсом Килтоном Клэппом в 1948 году, когда он работал на General Radio . По словам чешского инженера Иржи Вакаржа, генераторы такого типа были независимо разработаны несколькими изобретателями, а генератор, разработанный Гурье , использовался на BBC с 1938 года.

Схема

Генератор Клаппа (сеть смещения постоянного тока не показана)

Генератор Клаппа использует одну катушку индуктивности и три конденсатора для установки частоты. Генератор Клаппа часто изображают как генератор Колпитца , который имеет дополнительный конденсатор ( C ₀ ), включенный последовательно с катушкой индуктивности.

Частота колебаний в Герцах (циклов в секунду) для схемы на рисунке, в которой используется полевой транзистор ( FET ), равна

$f_{0}={1 \over 2\pi }{\sqrt {{1 \over L}\left({1 \over C_{0}}+{1 \over C_{1}}+{1 \over C_{2}}\right)}}\ .$

Конденсаторы C ₁ и C ₂ обычно намного больше, чем C ₀ , поэтому член 1/ C ₀ доминирует над другими емкостями, а частота близка к последовательному резонансу L и C ₀ . В статье Клаппа приводится пример, когда C ₁ и C ₂ в 40 раз больше, чем C ₀ ; это изменение делает схему Клаппа примерно в 400 раз более стабильной, чем генератор Колпитса, при изменении емкости C ₂ .

Конденсаторы C ₀ , C ₁ и C ₂ образуют делитель напряжения, определяющий величину напряжения обратной связи, подаваемого на вход транзистора.

Хотя схема Клаппа используется в качестве генератора переменной частоты ( VFO ), делая C ₀ переменным конденсатором, Вакарж утверждает, что генератор Клаппа «может использоваться только для работы на фиксированных частотах или, самое большее, в узких диапазонах (макс. около 1 :1.2)». Проблема в том, что в типичных условиях коэффициент усиления генератора Клаппа изменяется как f   ⁻³ , такой широкий диапазон приведет к перегрузке усилителя. Для VFO Вакарж рекомендует другие схемы. См. Осциллятор Вакаржа .

Практический пример

Практический пример генератора Клаппа. Выходная частота 10 МГц.

На схеме показан пример со значениями компонентов. Вместо полевых транзисторов можно использовать другие активные компоненты, такие как транзисторы с биполярным переходом или электронные лампы , способные обеспечивать усиление на желаемой частоте.

Усилитель с общим стоком имеет высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление. Поэтому вход усилителя, затвор, подключен к высокоомной вершине LC-цепи C0, C1, C2, L1, а выход усилителя, исток, подключен к низкоомному отводу LC-цепи. Утечки в сети C3 и R1 автоматически устанавливают рабочую точку посредством смещения утечки в сети . Меньшее значение C3 дает меньшие гармонические искажения , но требует большего нагрузочного резистора. Ток питания J1 протекает через радиочастотный дроссель L2 на землю. Радиочастотный ток генератора использует C2, поскольку для частоты генератора этот компонент имеет меньшее реактивное сопротивление . Нагрузочный резистор RL является частью моделирования, а не частью схемы.

Дальнейшее чтение

• Ульрих Л. Роде, Аджай К. Поддар, Георг Бёк «Дизайн современных микроволновых генераторов для беспроводных приложений», John Wiley & Sons, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, май 2005 г., ISBN   0-471-72342-8 .
• Джордж Венделин, Энтони М. Павио, Ульрих Л. Роде «Проектирование микроволновых схем с использованием линейных и нелинейных методов», John Wiley & Sons, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, май 2005 г., ISBN   0-471-41479-4 .
• Гребенников А. А. «Проектирование ВЧ и СВЧ-транзисторных генераторов». Уайли 2007. ISBN   978-0-470-02535-2 .

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с генераторами Клаппа, на Викискладе?
• Электроника беспроводной связи EE 322/322L — Лекция № 24: Генераторы. Осциллятор Клаппа. запуск VFO