Oscilador De Colpitts

INTRODUCION

Como en el capítulo anterior tratamos de que el circuito resonara a una determinada frecuencia con su máxima estabilidad, ahora para este capítulo necesitamos que el circuito sea inestable para obtener oscilaciones a la salida. El oscilador Colpitts es un circuito electrónico basado en un oscilador LC diseñado por Edwin H. Colpitts. Se trata de un oscilador de alta frecuencia que debe obtener a su salida una señal de frecuencia determinada sin que exista una entrada sinusoidal.

OBJETIVOS

Despejar los valores exactos de los componentes pasivos.

Analizar los resultados propuestos a encontrar intentando entender el comportamiento del oscilador.

Diseño de un oscilador Colpitts BC

Diseñe un oscilador con una carga de RL=7k, con una potencia en la carga de PL=24mW, con una frecuencia de resonancia de fo=27MHz.

Figura Nº1 Osciladores Colpitts.

RL=7kΩ

PL=24mW

Fo=27MHz

Características del Transistor

Frecuencia de transición ft=250-300 MHz.

Ft=270MHz

Voltaje Térmico VT=25m.

Hfe=100

Por máxima transferencia de potencia decimos que:

Ro=RL/2=3.5k

Potencia suministrada a la carga:

IcQ=√(8 PL/RL)=5.23mA

VbcQ=IcQ*Ro=18.33 V

Factor de calidad del circuito de Q =15

Circuito tanque:

Ctmin=Q/(Wo*Ro)=25.26pF

Ltmax=1/(〖Wo〗^2*Ctmin)=1.37uH

Escogemos a Lt de un valor comercial con un Q alto para mayor eficiencia.

Lt=0.4u H, Q=100

Ct=1/(〖Wo〗^2*Lt)=28.95pF

XL=2π*f*L=203.57

rc=XL/Q=2.03Ω

Transformamos la resistencia de la bobina a serie-paralelo

Rp=(〖rc〗^2+Xl^2)/rc=20.41kΩ

Determinamos a Ri:

re=VT/Icq=4.78Ω ; re≪Re

Re=100*re

Re=478Ω

Ri=Re+re=482.78Ω

Para encontrar a Rs decimos que:

Ro=RL|(|Rp|)|Rs

Rs=1/(1/Rl-1/Rp)=10.65kΩ

Determinación de Cs

Supongamos Co=1pF

Cf esta en un rango variable de 2-20pF

cf=10pF

Ct=Co+Cs+Cf

Cs=Ct-(Co+Cf)

Cs=17.95pF

Conversión de Cs, Rs a C1, C2, Ri

Qs=Wo*Rs*Cs=32.43 Qs≫10

N=√(Rs/Ri)=4.69

Qp=Qs/N=6.91

C1=(N*Cs)/(N-1)=22.81pF

C2=N*Cs=84.18pF

Polarización del transistor

Vcc=25V ;Vcbq=18.33V ;Vbeq=0.7V;α=1

RE=(Vcc-VcbQ-VbeQ)/IcQ-Re=663.4Ω

Intensidad por R1 y R2 0.3mA

VbQ=Vcc-VcbQ=6.67V

β=100

R2=VbQ/0.3mA=22.23kΩ

R1=VcbQ/(0.3mA+IcQ/β)=52.02kΩ

Condensadores de acople y RFC

Cc=1/(Wo*RL)=0.84pF

CB=1/(Wo*(R1|├|R2) )=0.37pF

RFC=RE/Wo=3.91μH

Condiciones de arranque:

α_min=1/(1+C2/C1)+Ri(1+C2/C1)/(RL∥Rp)=0.64

Potencia en DC:

P_DC=Vcc(IcQ+(Vcc-VbQ)/R1)=0.13W

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