Калькулятор генератора Колпитца

Расчёт нужен при проектировании LC-генератора на транзисторе или операционном усилителе: чтобы подобрать катушку и конденсаторы под нужную частоту, проверить, на какой частоте заработает собранная схема, или пересчитать номиналы при замене деталей.

Подготовьте индуктивность катушки в микрогенри и ёмкости двух конденсаторов делителя в пикофарадах. Номиналы берите по маркировке деталей, а для самодельной катушки - по измерению или расчёту. Если индуктивность известна в миллигенри, умножьте на 1000; если ёмкость в нанофарадах - тоже умножьте на 1000.

Типичные ошибки: индуктивность в генри или миллигенри вместо микрогенри, ёмкость в нанофарадах вместо пикофарад - результат при этом отличается в тысячи раз. Нулевые значения недопустимы - расчёт выдаст ошибку.

Результат - расчётная частота контура. Паразитные ёмкости транзистора и монтажа сдвигают реальную частоту вниз на единицы процентов, поэтому точную настройку делают подстроечным конденсатором или сердечником катушки. Отношение ёмкостей делителя (первой ко второй) показывает соотношение ёмкостей делителя, от которого зависит обратная связь в генераторе. Работы с устройствами, подключёнными к электросети, выполняет только специалист с допуском; расчёт нужен для подбора и не заменяет проект.

Два конденсатора ёмкостной трёхточки включены последовательно относительно катушки, поэтому контур резонирует на частоте Томсона с их эквивалентной ёмкостью.

Эквивалентная ёмкость = Ёмкость 1 * Ёмкость 2 / (Ёмкость 1 + Ёмкость 2)
Частота = 1 / (2пи * корень(Индуктивность * Эквивалентная ёмкость))
Отношение = Ёмкость 1 / Ёмкость 2

• Индуктивность катушки - в мкГн (в формуле переводится в генри: / 10^6);
• Ёмкость 1 и Ёмкость 2 - ёмкости конденсаторов делителя, пФ (в формуле переводятся в фарады: / 10^12);
• эквивалентная ёмкость - пФ, выводится с 2 знаками;
• частота генерации - выводится в МГц с 4 знаками;
• отношение ёмкостей - безразмерное, 3 знака.

Источник: Хоровиц П., Хилл У. "Искусство схемотехники", гл. 5 "Генераторы": генератор Колпитца, частота = 1 / (2пи * квадратный корень из (индуктивность * ёмкость 1 * ёмкость 2 / (ёмкость 1 + ёмкость 2))).

Ограничения: паразитные ёмкости транзистора не учитываются - они сдвигают частоту вниз на единицы процентов. Условия самовозбуждения (усиление транзистора) калькулятор не проверяет. Нулевые индуктивность или ёмкости - ошибка.

Пример: индуктивность 10 мкГн, ёмкости 220 и 470 пФ.

Эквивалентная ёмкость = 220 * 470 / 690 примерно 149,86 пФ
Частота = 1 / (2пи * корень(10 * 10^-6 * 149,86 * 10^-12)) примерно 4,1113 МГц
Отношение = 220 / 470 примерно 0,468