Función de transferencia y frecuencia de drenaje común Colpitts con bobina de balasto

Mientras buscaba un circuito para probar algunos filtros y bobinas de RF no identificados sobre los que he estado mintiendo, encontré un Colpitts de drenaje común basado en FET utilizado en este canal de Youtube alojado por el entusiasta de RF radiofun232 ( https://www.youtube.com/watch ? v=Ng49kGF3n8o ).

A continuación se muestra una captura de pantalla de la simulación de LTspice. Fíjese en la frecuencia. Según mis cálculos, este oscilador debería oscilar a una frecuencia de unos 77 kHz. En cambio, oscila a 300 kHz. Si sustituyo una resistencia en lugar de L 2 , oscila a la frecuencia predicha por la fórmula estándar

1 2 π L C t ≈ 77  kHz

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calculé los 250uH L 2 valor usando una calculadora en línea y alimentando la especificación dada por Ko: 330 vueltas de "pelo de mono" y núcleo de aire de 6 mm de diámetro.

Claramente, L 2 está afectando la frecuencia. Probé una serie de alteraciones "obvias" a la fórmula estándar, como poner en paralelo L 1 y L 2 - pero todavía no obtuve 300 kHz (o cerca de eso). Entonces, era hora de desarrollar la función de transferencia, incluida L2.

Este documento ( Pota ) proporciona un buen análisis del estándar CC Colpitts y utilicé la misma metodología.

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El modelo AC que utilicé se da arriba y es una alteración del modelo Pota para incluir L 2 . La ecuación KCL incluye por lo tanto L 2 y la función de transferencia resultante es la siguiente:

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y aquí está el trabajo completo usando Maxima (el último paso combina Vo con Vx/Vi para dar Vo/Vi):

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Cuando sustituí j ω para s y llevé a cero la parte imaginaria, obtuve

1 2 π L 1 C
lo cual es claramente incorrecto. Una cosa que noté fue que la nueva función de transferencia incluye un término imaginario en el numerador, que no estaba presente en el TF original. Estoy un poco fuera de mi alcance con todas estas cosas y aunque las ideas son muchas, todavía no estoy en un nivel para comprender todo esto.

Entonces, mis preguntas simples son, ¿dónde me equivoqué y cómo obtengo la frecuencia que busco?

Respuestas (1)

Cuando tiene L2 (inductor de 250 uH) que conecta la fuente a tierra, este es el modo de oscilación dominante para este circuito. L2, C2 y C6 forman un circuito sintonizado en paralelo de alta impedancia que tiene una frecuencia de resonancia de 300,775 kHz. L2 (8 mH) está allí para sesgar la puerta a 0 V pero aún permite que aparezca un voltaje de CA en la puerta a través de C1.

Cuando cambia los 250 uH por una resistencia de 330 ohm, vuelve al oscilador Colpitts de drenaje común estándar y L1 (8 mH) se convierte en parte del circuito resonante.

Se parece a este oscilador Hartley, excepto que el inductor de 8 mH se reemplaza con una resistencia de polarización: -

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(fuente: next.gr )

También hay un diodo de protección en caso de corrientes de puerta excesivas.

¿Puede mostrar cómo calculó la frecuencia de resonancia (300.775 KHz)? Cuando calculo la frecuencia (usando la fórmula estándar) ¿obtengo 438 KHz? C1=1nF,C2=1.12nF y el ahora dominante L2=250uH. Fórmula = 1/2*pi*SQRT(L2*(C1||C2)).
C1 ya no tiene nada que ver con eso, solo acopla el voltaje resonante (formado por L2 y 1.12 nF) a la puerta.
Eso es absolutamente fantástico. No creerías cuánto calculé con las funciones de transferencia, etc. (sin desperdicio, por supuesto). Me pregunto cómo diría al observar qué circuito resonante (potencial) domina. Mi intuición me dice que si un tanque establece una frecuencia de oscilación, entonces el otro no puede sonar a la misma frecuencia. ¿Es simplemente el que tiene una frecuencia más alta?
Y solo para confirmar lo que creo que aprendí de esto: no es el caso que cuando tienes más de un tanque potencial, los componentes actúan juntos para crear un solo tanque, sino que uno de los tanques posibles sonará y dominar a los demás. ¿Tengo eso bien?
Si los dos puntos resonantes están muy separados, a veces no hay oscilación. Acabo de tener los antecedentes para reconocerlo como un oscilador Hartley de drenaje común y me di cuenta de que los 8 mH se estaban utilizando para la polarización. No creo que haya reglas generales. Simularlo siempre es útil, entonces supongo que probar diferentes combos de L y C y ver qué pasa.
Todos los posibles caminos de circulación de energía resonante serán estimulados por energía transitoria. Algunas de las vías de circulación acumularán la energía almacenada; otros se humedecerán. De ahí los riesgos con transistores muy rápidos y bucles de almacenamiento de energía parásitos ignorados; las resistencias de bloqueo de puerta que se usan a menudo en los MOSFET de potencia muestran el afán de oscilar. Un MOSFET Cgate de 1000 pF y un cable de 4" (aproximadamente 0,1 uH) resuena a 50 MHz; si el canal FET es lo suficientemente corto para proporcionar ganancia de potencia, la vida se vuelve emocionante y el FET puede sobrecalentarse con la disipación de potencia excesiva.
interesante, pero ¿cómo se aplica esto a la pregunta o mi respuesta?
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