Ανάλυση και υλοποίηση ταλαντωτή τύπου Colpitts

Σχετικά έγγραφα
ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1η (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21/10/12

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Το ιδανικό κύκλωμα LC του σχήματος εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις, με περίοδο

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ-ΤΖΑΓΚΑΡΑΚΗΣ ΓΙΑΝΝΗΣ-KΥΡΙΑΚΑΚΗΣ ΓΙΩΡΓΟΣ

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

2 ο Επαναληπτικό διαγώνισμα στο 1 ο κεφάλαιο Φυσικής Θετικής Τεχνολογικής Κατεύθυνσης (Μηχανικές και Ηλεκτρικές ταλαντώσεις)

Στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου αποθηκεύεται ενέργεια. Το μαγνητικό πεδίο έχει πυκνότητα ενέργειας.

Ένα σύστημα εκτελεί ελεύθερη ταλάντωση όταν διεγερθεί κατάλληλα και αφεθεί στη συνέχεια ελεύθερο να

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014

α) = β) Α 1 = γ) δ) Μονάδες 5

Ασκήσεις Εμπέδωσης Μηχανικ ές ταλαντώέ σέις

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας.

2π 10 4 s,,,q=10 6 συν10 4 t,,,i= 10 2 ημ 10 4 t,,,i=± A,,, s,,,

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΛΥΣΕΙΣ. Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

1. Ιδανικό κύκλωμα LC εκτελεί ηλεκτρικές ταλαντώσεις και η χρονική εξίσωση του φορτίου του πυκνωτή

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΙΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο : ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΑΠΛΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

απόσβεσης, με τη βοήθεια της διάταξης που φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Η σταθερά του ελατηρίου είναι ίση με k = 45 N/m και η χρονική εξίσωση της

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΜΕΤΑΓΩΓΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 3 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Ε Ρ Ω Τ Η Σ Ε Ι Σ Σ Τ Ι Σ Φ Θ Ι Ν Ο Υ Σ Ε Σ Τ Α Λ Α Ν Τ Ω Σ Ε Ι Σ

Διαγώνισμα Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου

Εισαγωγή στους Ταλαντωτές Οι ταλαντωτές είναι από τα βασικότερα κυκλώματα στα ηλεκτρονικά. Χρησιμοποιούνται κατά κόρον στα τηλεπικοινωνιακά συστήματα

Κύκλωμα RLC σε σειρά. 1. Σκοπός. 2. Γενικά. Εργαστήριο Φυσικής IΙ - Κύκλωμα RLC σε σειρά

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο: ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΘΕΜΑ 1ο 1.1 Να γράψετε στο τετράδιό σας τα φυσικά μεγέθη από τη Στήλη Ι και, δίπλα σε καθένα, τη μονάδα της Στήλης ΙΙ που αντιστοιχεί σ' αυτό.

1. Ένα σώμα μάζας είναι στερεωμένο στην άκρη οριζοντίου ιδανικού ελατηρίου, του οποίου το άλλο άκρο είναι ακλόνητα στερεωμένο.

ΘΕΜΑ A Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ιδακτική Ενότητα: Μηχανικές Αρµονικές Ταλαντώσεις Ασκήσεις που δόθηκαν στις εξετάσεις των Πανελληνίων ως

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Ταλαντωτές. Ηλεκτρονική Γ Τάξη Β εξάμηνο Μάρτιος 2011 Επ. Καθ. Ε. Καραγιάννη

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

3ο ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 19 Οκτώβρη 2014 Ταλαντώσεις

Ηλεκτρικές Ταλαντώσεις 2ο Σετ Ασκήσεων - Φθινόπωρο 2012

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ & ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΟΝΟΜ/ΜΟ: ΤΜΗΜΑ: ΘΕΜΑ 1 Ο. 1 ο κεφάλαιο: «ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ» 1.1 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση: F(N) x(m) 1.2 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση:

Φυσική Γ' Θετικής και Τεχνολογικής Κατ/σης

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

3ο ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 19 Οκτώβρη 2014 Ταλαντώσεις - Πρόχειρες Λύσεις. Θέµα Α

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΜΕ ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΤΗΝ ΦΘΙΝΟΥΣΑ ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ

A1.1 Σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος δίνεται η διανυσματική παράσταση των διανυσμάτων τάσης V 0 και έντασης ρεύματος I 0 που

στη θέση 1. Κάποια χρονική στιγμή μεταφέρουμε το διακόπτη από τη θέση 1 στη

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙ- ΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΤΑΞΗ

3ο ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 19 Οκτώβρη 2014 Ταλαντώσεις - Πρόχειρες Λύσεις. Θέµα Α

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΠΡΩΤΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ.

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015

ΒΑΘΜΟΣ : /100, /20 ΥΠΟΓΡΑΦΗ:.

ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ. Κυκλώστε τη σωστή απάντηση

ιδακτική Ενότητα: Μηχανικές Αρµονικές Ταλαντώσεις Ερωτήσεις που δόθηκαν στις εξετάσεις των Πανελληνίων ως

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής, Σωστό-Λάθος

ΔΙΑΓΩΝΙΜΑ: Γ ΣΑΞΗ ΛΤΚΕΙΟΤ

β. ίδια κατεύθυνση με το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας της Α διπλάσιο από το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας της Β

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Α2. Η σχέση που συνδέει την πραγματική ισχύ P,την άεργη ισχύ Q και την φαινόμενη ισχύ S είναι:

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΠΑΛ (ΟΜΑ Α Β ) 2010

ΘΕΜΑ 1ο Στις ερωτήσεις 1.1, 1.2 και 1.3 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και, δίπλα, το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

s. Η περίοδος της κίνησης είναι:

Εναλλασσόμενο ρεύμα και ταλάντωση.

Εισαγωγή στη Σχεδίαση Κυκλωμάτων RF

3ο ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 19 Οκτώβρη 2014 Ταλαντώσεις

ΙΩΑΝΝΗΣ ΜΠΑΓΑΝΑΣ φυσική Γ Λυκείου Θετική & Τεχνολογική Κατεύθυνση ΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΑ

Το χρονικό διάστημα μέσα σε μια περίοδο που η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου αυξάνεται ισούται με:

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 1 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

2. Όλες οι απαντήσεις να δοθούν στο εξεταστικό δοκίμιο το οποίο θα επιστραφεί.

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΘΕΜΑΤΑ

ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ. Μετά την αφαίρεση των θεμάτων παλαιάς Ύλης απομένουν Θέματα. Νέας Ύλης

ΑΣΚΗΣΗ 6. Μελέτη συντονισμού σε κύκλωμα R,L,C, σειράς

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ. γ. υ = χ 0 ωσυνωt δ. υ = -χ 0 ωσυνωt. Μονάδες 5

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ

ΘΕΜΑΤΑ : ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: ΚΕΦΑΛΑΙΑ

Γ Γυμνασίου Σελ. 1 από 9

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Α.3. Στην παρακάτω συνδεσμολογία οι τέσσερις αντιστάσεις R 1, R 2, R 3 και R 4 είναι διαφορετικές μεταξύ τους. Το ρεύμα Ι 3 δίνεται από τη σχέση:

Διάρκεια 90 min. Στις ερωτήσεις 1-4 να επιλέξετε το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση:

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ-ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Ι, ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ i 1 i 2

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου Τα στοιχεία του Πυκνωτή και του Πηνίου

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΧΕΙΜΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 30/12/11 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

2. Όλες οι απαντήσεις να δοθούν στο εξεταστικό δοκίμιο το οποίο θα επιστραφεί.

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

αυτ = dt dt = dt dt C dt C Ε = = = L du du du du + = = dt dt dt dt

Παρουσιάσεις στο ΗΜΥ203, 2015

Θέμα 1 ο (Μονάδες 25)

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

1η Εργαστηριακή Άσκηση: Απόκριση κυκλώµατος RC σε βηµατική και αρµονική διέγερση

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015

Μονάδες 5. Α2. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα

Transcript:

Εργασία στο μάθημα «Εργαστήριο Αναλογικών VLSI» Ανάλυση και υλοποίηση ταλαντωτή τύπου Colpitts Ομάδα Γεωργιάδης Κωνσταντίνος konsgeorg@inf.uth.gr Σκετόπουλος Νικόλαος sketopou@inf.uth.gr ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ

Εισαγωγή στους ταλαντωτές LC Το πιο απλό μοντέλο ταλαντωτή αποτελεί ένα ζεύγος πυκνωτή και πηνίου όμοιο με αυτό που εμφανίζεται στο παρακάτω σχήμα Το παραπάνω σύστημα έχει ανάλογη συμπεριφορά με το μηχανικό του ανάλογο σύστημα μάζας με ελατήριο Πιο συγκεκριμένα αν τραβήξουμε τη μάζα προς τα δεξιά και την αφήσουμε ελεύθερη, τότε το σύστημα μας θα εκτελέσει ταλάντωση. Η ομοιότητα με το ηλεκτρικό σύστημα έγκειται στην ημιτονοειδή μεταβολή όλων των μεγεθών που το χαρακτηρίζουν (π.χ. φορτίο, τάση, ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα), όπως ακριβώς και στο μηχανικό σύστημα. Για να λειτουργήσει το σύστημά μας αρχικά φορτίζουμε τον πυκνωτή με μια πηγή τάσης αφού πρώτα τον έχουμε απομονώσει από το κύκλωμα με την πάνω πλάκα του πυκνωτή να φορτίζεται θετικά και την κάτω αρνητικά και έπειτα τον συνδέουμε ξανά στο κύκλωμα. Η λειτουργία αυτή μάλιστα ισοδυναμεί στο μηχανικό μας σύστημα με τη μετατόπιση της μάζας από τη θέση ισορροπίας του σώματος.

Κατά τη διάρκεια της ταλάντωσης στο σύστημα μάζας ελατηρίου, παρατηρείται μια συνεχής μεταβολή της κινητικής ενέργειας της μάζας σε δυναμική ενέργεια του ελατηρίου και το αντίστροφο. Η συνολική ενέργεια του συστήματος παραμένει πάντοτε σταθερή. Η ισοδύναμη διαδικασία στο ηλεκτρικό σύστημα παρατηρείται κατά τη μετατροπή της ενέργειας του ηλεκτρικού πεδίου που από τον φορτισμένο πυκνωτή σε ενέργεια μαγνητικού πεδίου στο πηνίο και το αντίστροφο. Η εν λόγω διαδικασία παριστάνεται στο παρακάτω σχήμα, στο οποίο ως UE απεικονίζεται η αποθηκευμένη ενέργεια λόγω ηλεκτρικού πεδίου και UB αποθηκευμένη ενέργεια λόγω μαγνητικού πεδίου. Κατά την κατάσταση (a) το ρεύμα ξεκινάει να διαρρέει το κύκλωμα και παίρνει τη μέγιστη του τιμή στην κατάσταση (c) στην οποία και η ολική ενέργεια του συστήματος μετατρέπεται σε ενέργεια μαγνητικού πεδίου του πηνίου. Στη συνέχεια η τιμή του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα μειώνεται και μόλις πάρει την τιμή 0 γνωρίζουμε ότι ο πυκνωτής έχει φορτιστεί πλήρως. Ακολουθεί η ίδια διαδικασία με το ρεύμα να ρέει με αντίθετη φορά εξαιτίας της αντίθετης φόρτισης των πλακών του φορτιστή και μέχρι να φτάσουμε ξανά στην κατάσταση (a). Η εν λόγω διαδικασία θα συνεχιστεί επ άπειρο δεδομένης της απουσίας αντίστασης στο κύκλωμα (ομοίως στο σύστημα ελατηρίου μάζας η διαδικασία θα συνεχιστεί επ άπειρο ελλείψει τριβών). Αυτή η περιοδική μεταβολή της τιμής του ρεύματος είναι η οποία μάλιστα είναι και ημιτονοειδής είναι ο λόγος που ονομάζουμε το σύστημα LC, ταλαντωτή.

Συντονισμός Κάθε ταλαντωτής του παραπάνω τύπου χαρακτηρίζεται από ένα φαινόμενο το οποίο είναι γνωστό και ως συντονισμός. Ο συντονισμός αναφέρεται σε ένα κύκλωμα LC που οδηγείται από μια εξωτερική πηγή σε μια συχνότητα όταν τα μέτρα των χωρητικών και επαγωγικών αντιστάσεων του κυκλώματος γίνουν ίσα. Η συχνότητα με την οποία η ισότητα αυτή ισχύει για το εν λόγω κύκλωμα ονομάζεται συχνότητα συντονισμού και δίνεται από τη σχέση: Και τελικά λύνοντας ως προς τη γωνιακή συχνότητα: Η αντίστοιχη σχέση για τη συχνότητα εκφρασμένη σε Hz δίνεται από τη σχέση: Η φυσική σημασία του παραπάνω φαινομένου για ένα ζεύγος LC συνδεδεμένο σε σειρά είναι ότι η επαγωγική και η χωρητική αντίσταση αλληλο-εξουδετερώνονται. Στην πραγματικότητα όπου τα στοιχεία του κυκλώματος μας είναι μη ιδανικά το ρεύμα αντιτάσσεται των περιελίξεων του πηνίου. Για το λόγο αυτό το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα LC σε κατάσταση συντονισμού είναι το μέγιστο δυνατό. Για τις περιπτώσεις που θα έχουμε και θα επικρατεί η χωρητική συμπεριφορά του κυκλώματος. Για τις περιπτώσεις που θα έχουμε και θα επικρατεί η επαγωγική συμπεριφορά του κυκλώματος.

Ταλαντωτής Colpitts Ο ταλαντωτής Colpitts, εφευρέθηκε από τον Edwin Colpitts το 1918. Είναι ένα είδος ημιτονοειδούς LC ταλαντωτή, ο οποίος έχει πολλές εφαρμογές ως γεννήτρια ημιτονοειδών σημάτων. Η διαφορά του ταλαντωτή Colpitts σε σχέση με τους υπόλοιπους ταλαντωτές, παρουσιάζεται στον τρόπο σύνδεσης των στοιχείων L και C. Η συνδεσμολογία των πυκνωτών στον ταλαντωτή Colpitts, αποτελείται από δύο πυκνωτές σε σειρά και ένα πηνίο το οποίο συνδέεται παράλληλα σε αυτούς. Οι τιμές τον στοιχείων L και C, καθορίζουν και την τιμή της συχνότητας των ταλαντώσεων. Το κύριο πλεονέκτημα του Colpitts σε σχέση με τους υπόλοιπους ταλαντωτές είναι η καλύτερη απόδοση σε υψηλές συχνότητες. Αυτό οφείλεται στην συνδεσμολογία των πυκνωτών με το πηνίο και έτσι το σήμα εξόδου που παράγεται είναι ημιτονοειδές ακόμα και σε μεγάλες συχνότητες. Το παραπάνω προκύπτει μιας και το πηνίο αναιρεί την αμοιβαία επαγωγική επίδραση των πυκνωτών. Λόγω της εξαιρετικής απόδοσης στην περιοχή υψηλής συχνότητας, ο ταλαντωτής Colpitts μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και σε εφαρμογές μικροκυμάτων. Στην παρούσα εργασία έγινε αρχικά υλοποίηση του εν λόγω ταλαντωτή βάσει ορισμένων προδιαγραφών τόσο στο λογισμικό ADS όσο και σε πραγματική υλοποίηση στο εργαστήριο, ώστε να ελεγχθούν και πειραματικά τα αποτελέσματα που δόθηκαν από το λογισμικό. Στη συνέχεια προχωρήσαμε σε αλλαγές των προδιαγραφών αυτών παρατηρώντας κάθε φορά την επίπτωση την οποία έχουν αυτές στην έξοδο του ταλαντωτή. Η έξοδος του ταλαντωτή μελετήθηκε τόσο στο πεδίο του χρόνου, όσο και στο πεδίο της συχνότητας μέσω Fast Fourier Transformation που μας παρείχε ο παλμογράφος με τον οποίο γινόταν η μέτρηση του σήματος εξόδου.

Υλοποίηση Ταλαντωτή Colpitts Ο ταλαντωτής της παρούσας εργασίας δημιουργεί έναν ημιτονοειδή παλμό στην έξοδο. Το πλάτος του παλμού ποικίλει ανάλογα με τις τιμές των στοιχείων του ταλαντωτή. Το κύκλωμα του ταλαντωτή Colpitts σχεδιασμένο στο ADS:

Για το τρανζίστορ 2N3904 έχουμε την ακόλουθη κυματομορφή εξόδου: 15 10 5 m1 time= 2.997msec vout=10.033 Peak m1 m2 time= 2.998msec vout=10.033 Peak m2 vout, V 0-5 -10-15 2.995 3.000 time, msec Από τις εξαγόμενες χαρακτηριστικές παρατηρούμε ότι ο χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών (peaks) είναι 0.001ms = 1 μs το οποίο ουσιαστικά σημαίνει ότι τι σύστημα μας ταλαντώνει σε συχνότητα f=1/10-6 Hz δηλαδή στα 1 MHz. Θεωρητικό αποτέλεσμα εύρεσης συχνότητας ταλάντωσης Μπορούμε να υπολογίσουμε θεωρητικά την συχνότητα ταλάντωσης από τον τύπο όπου η χωρητικότητα C θα ισούται με τη ισοδύναμη αντίσταση των εν σειρά πυκνωτών C2 που εμφανίζονται στο κύκλωμα δηλαδή 33x10/33+10 = 330/43 nf = 7.674 nf. Η τιμή του L δίνεται 3.3 μh επομένως η εν λόγω τιμή προκύπτει : 2*pi*sqrt(3.3*10^-6*7.6744186046511627906976744186047*10^-9) = 9.9991e-07 fr = 1/9.9991e-07 = 1.0001e+06 Hz

Για το τρανζίστορ 2Ν2222Α έχουμε την ακόλουθη κυματομορφή εξόδου: 15 10 m2 time= 2.998msec m1 vout=10.640 time= 2.997msec Peak vout=10.640 Peak m1 m2 vout, V 5 0-5 -10-15 2.995 3.000 time, msec Όμοια με την προηγούμενη εκτέλεση για το τρανζίστορ 2N3904, από τις εξαγόμενες χαρακτηριστικές παρατηρούμε ότι ο χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών (peaks) είναι 0.001ms = 1 μs το οποίο ουσιαστικά σημαίνει ότι τι σύστημα μας ταλαντώνει σε συχνότητα f=1/10-6 Hz δηλαδή στα 1 MHz.

Επειδή δεν υπήρχε διαθέσιμος πυκνωτής 33nF βάλαμε C2 = 47 nf και το τρανζίστορ 2Ν2222Α έτσι έχουμε:

Το αποτέλεσμα από τρέξιμο στο ADS για την έξοδο vout είναι: 15 10 m1 time= 2.997msec vout=10.179 Peak m1 m2 time= 2.998msec vout=10.179 Peak m2 vout, V 5 0-5 -10-15 2.995 3.000 time, msec Από τις εξαγόμενες χαρακτηριστικές παρατηρούμε ότι ο χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών (peaks) είναι 0.001 ms = 1 μs το οποίο ουσιαστικά σημαίνει ότι τι σύστημα μας ταλαντώνει σε συχνότητα f=1/10-6 Hz δηλαδή στα 1 MHz.

Πειραματικά Αποτελέσματα Στο συγκεκριμένο πείραμα επιλέχτηκαν αρχικά τα στοιχεία : C1 =1μF C2 = 47nF C3 = 10nF C4 = 47nF C5 = 0.1μF R1 = 15KΩ R2 = 5.68KΩ R3 = 470Ω L1 = 3.3μH Αποτέλεσμα εξόδου

Εύρεση φάσματος λειτουργίας ταλαντωτή Για τις παραπάνω τιμές, μέσω λειτουργίας FFT του παλμογράφου παρατηρούμε ότι για 1MHz μας δίνει πλάτος 11.5 db, για συχνότητα 2 MHz έχουμε -20.5dB και για 3MHz -26.5dB. Τα αποτελέσματα παρατίθενται και στις παρακάτω εικόνες.

Πειρaματικά αποτελέσματα με αλλαγή στη C2. Στην συνέχεια αλλάξαμε τον πυκνωτή C2 σε 4.7 nf για να δούμε πως αλλάζει η έξοδος. Με τις τρέχουσες αλλαγές θα έχουμε CTOT=10*4.7/(10+4.7)=3.197278 nf. Αποτέλεσμα εξόδου Εύρεση φάσματος λειτουργίας ταλαντωτή. To φάσμα συχνοτήτων λειτουργίας του ταλαντωτή δίνεται από FFT με κύρια συχνότητα λειτουργίας στο 1.550MHz και δευτερεύουσα στα 3.100 ΜHz. Η συχνότητα λειτουργίας αυξήθηκε σε σχέση με το προηγούμενο πείραμα.

Επίσης το πλάτος για τις παραπάνω δύο συχνότητες είναι 1.81 db και -24.6 db αντίστοιχα Πειραματικά αποτελέσματα με αλλαγή στην R3 σε 22Ω. Αποτέλεσμα εξόδου

Εύρεση φάσματος λειτουργίας ταλαντωτή To φάσμα συχνοτήτων λειτουργίας του ταλαντωτή δίνεται από FFT με κύρια συχνότητα λειτουργίας στα 0.88 MHz και δευτερεύουσα στα 1.74 ΜHz Επίσης το πλάτος για τις παραπάνω δύο συχνότητες είναι 13.4 db και -2.19 db αντίστοιχα

Πειραματικά αποτελέσματα με αλλαγή στην R3 σε 3.3kΩ Αποτέλεσμα εξόδου Εύρεση φάσματος λειτουργίας ταλαντωτή To φάσμα συχνοτήτων λειτουργίας του ταλαντωτή δίνεται από FFT με κύρια συχνότητα λειτουργίας στο 0.98 MHz και δευτερεύουσα στα 1.98 ΜHz.

Επίσης το πλάτος για τις παραπάνω δύο συχνότητες είναι -14.6 db και -52.6 db αντίστοιχα