Oscilator Hartley

În termeni simpli, oscilatorul este un circuit care convertește puterea de curent continuu de la sursa de alimentare la puterea de curent alternativ la sarcină. Sistemul oscilator este construit utilizând atât componente active, cât și pasive și este utilizat pentru producerea de forme de undă sinusoidale sau orice alte forme repetitive la ieșire fără aplicarea unui semnal de intrare extern. Am discutat câteva oscilatoare în tutorialele noastre anterioare:

• Oscilator Colpitts
• Oscilator RC Phase Shift
• Oscilatorul Wein Bridge
• Oscilator cu cristale de cuarț
• Circuitul oscilatorului de schimbare de fază
• Oscilator controlat de tensiune (VCO)

Orice tip de emițător sau receptor radio-TV sau orice echipament de testare de laborator are oscilatorul. Este componenta principală pentru producerea semnalului de ceas. O aplicație simplă de oscilator poate fi văzută într-un dispozitiv foarte obișnuit, cum ar fi un ceas. Ceasurile folosesc un oscilator pentru a produce un semnal de ceas de 1 Hz.

Oscilatoarele sunt clasificate ca oscilator sinusoidal sau oscilator de relaxare în funcție de forma de undă de ieșire. Dacă un oscilator produce o undă sinusoidală cu frecvență definită pe ieșire, oscilatorul se numește oscilator sinusoidal. Oscilatoarele de relaxare oferă unde non-sinusoidale, cum ar fi unda pătrată sau undă triunghiulară sau orice fel similar de undă pe ieșire.

În afară de clasificările oscilatorului bazate pe semnalul de ieșire, oscilatoarele pot fi clasificate folosind construcția circuitului, cum ar fi oscilatorul cu rezistență negativă, oscilatorul de feedback etc.

Hartley Oscilatorul este unul dintre tip LC (Inductor-Condensator) oscilatorul feedback - ul, care este inventat în 1915 de către inginerul american Ralph Hartley. În acest tutorial, vom discuta despre construcția și aplicarea oscilatorului Hartley.

Circuitul tancurilor

Oscilatorul Hartley este un oscilator LC. Un oscilator LC constă dintr-un circuit rezervor care este o parte esențială pentru a produce oscilația necesară. Circuitul rezervorului folosește trei componente, doi inductori și un condensator. Condensatorul este conectat în paralel cu două inductoare din serie. Mai jos este schema de circuit a oscilatorului Harley:

De ce combinația inductor-condensator este numită circuitul rezervorului? Deoarece circuitul LC stochează frecvența oscilației. În circuitul rezervorului, condensatorul și două inductoare din serie sunt încărcate și descărcate unul de celălalt în mod repetat, ceea ce produce o oscilație. Timpul de încărcare și descărcare sau, cu alte cuvinte, valoarea condensatorului și a inductoarelor este principalul factor determinant pentru frecvența de oscilație.

Bazat pe tranzistori

În imaginea de mai sus, este prezentat un circuit practic al oscilatorului Hartley unde o componentă activă este tranzistorul PNP. În circuit, tensiunea de ieșire apare pe circuitul rezervorului care este conectat la colector. Cu toate acestea, tensiunea de reacție este, de asemenea, o parte a tensiunii de ieșire care este notată ca V1, care apare pe inductor L1.

Frecvența este direct proporțională cu raportul valorilor condensator și inductoare.

Funcționarea circuitului oscilator Hartley

Componenta activă a oscilatorului Hartley este tranzistorul. Punctul de funcționare CC în regiunea activă a caracteristicilor este guvernat de rezistențele R1, R2, RE și tensiunea de alimentare a colectorului VCC. Condensatorul CB este condensatorul de blocare, iar CE este condensatorul de bypass de Paște.

Tranzistor configurat în configurație emitor comun. În această configurație, tensiunea de intrare și ieșire a tranzistorului are o schimbare de fază de 180 de grade. În circuit, tensiunea de ieșire V1 și tensiunea de feedback V2 au o schimbare de fază de 180 de grade. Combinându-i pe acești doi, obținem un deplasament total de 360 ​​de grade, esențial pentru oscilație (denumit criteriu Barkhausen).

Un alt lucru esențial pentru a începe oscilația în interiorul circuitelor fără a aplica un semnal extern este să producă tensiune de zgomot în interiorul circuitului. Când este pornită, se produce o tensiune de zgomot cu un spectru larg de zgomot și are componenta de tensiune necesară la frecvență, necesară pentru oscilator.

Funcționarea în curent alternativ a circuitelor nu este afectată de rezistența R1 și R2 pentru o valoare de rezistență mare. Aceste două rezistențe sunt utilizate pentru polarizarea tranzistorului. Pământul și CE sunt utilizate pentru imunitatea circuitului general și aceste două rezistențe și condensator sunt utilizate ca rezistență emițător și condensator emițător.

Funcționarea în curent alternativ este afectată în mare măsură de frecvența de rezonanță a circuitului rezervorului. Frecvența oscilației poate fi determinată folosind formula de mai jos-

F = 1 / 2π√L _T C

Inductanța totală a circuitului rezervorului este L _T = L ₁ + L ₂

Oscilator Hartley pe bază de amplificator op

În imaginea de mai sus, a fost arătat oscilatorul Hartley bazat pe op-amp unde condensatorul C1 este conectat în paralel cu L1 și L2 în serie.

Amplificatorul Op este conectat într-o configurație inversă, unde rezistorul R1 și R2 este rezistorul de feedback. Câștigul de tensiune al amplificatorului poate fi determinat de formula menționată mai jos -

A = - (R2 / R1)

Tensiunea de feedback și tensiunea de ieșire sunt, de asemenea, indicate în circuitul oscilator Hartley de mai sus, amplificator op.

Frecvența oscilației poate fi calculată folosind aceeași formulă care este utilizată în secțiunea oscilatorului Hartley pe bază de tranzistoare.

Oscilatorul Hartley oscilează de obicei în domeniul RF. Frecvența poate fi variată prin modificarea valorii inductorului sau condensatoarelor sau ambelor. Pentru selectarea unei componente variabile, condensatoarele sunt alese deasupra inductoarelor, deoarece acestea pot fi ușor variate decât inductoarele. Frecvența oscilației poate fi modificată în raport de 3: 1 pentru variații liniste.

Exemplu de oscilator Hartley

Să presupunem că un oscilator Hartley cu o frecvență variabilă de 60-120 KHz constă dintr-un condensator de tuns (100 pF la 400 pF). Circuitul rezervorului are doi inductori la care valoarea unui inductor este de 39uH. Deci, pentru a găsi valoarea altor inductori, vom urma procedura de mai jos:

Frecvența oscilatorului Hartley este-

F = 1 / 2π√L _T C

În această situație în care frecvența variază între 60 și 120 kHz, ceea ce reprezintă un raport 1: 2. Variația frecvenței poate fi obținută printr-o pereche de bobine, deoarece capacitatea variază în raportul de 100pF: 400 pF, care este un raport de 1: 4.

Deci, când frecvența F este de 60 kHz, capacitatea este de 400 pF.

Acum,

Deci, capacitatea totală este de 17,6 mH, iar valoarea altor inductori este

17,6 mH - 0,039 mH = 17,56 mH.

Diferențe între oscilatorul Hartley și oscilatorul Colpitts

Oscilatorul Colpitts este foarte asemănător cu oscilatorul Hartley, dar există o diferență de construcție între aceste două. Deși Hartley și Colpitts, ambele oscilatoare au trei componente în circuitul rezervorului, oscilatorul Colpitts folosește un singur inductor în paralel cu doi condensatori în serie, în timp ce oscilatorul Hartley folosește exact opus, un singur condensator în paralel cu doi inductori în serie.

Avantajele și dezavantajele oscilatorului Hartley

Avantaje:

1. Amplitudinea de ieșire nu este proporțională cu gama de frecvență variabilă și amplitudinea rămâne aproape constantă.

2. Frecvența este ușor de controlat folosind un aparat de tuns în locul condensatorului fix din circuitul rezervorului.

3. Bine potrivit pentru aplicațiile din gama RF datorită generării stabile de frecvență RF.

Dezavantaje

1. Oscilatorul Hartley oferă o undă sinusoidală distorsionată și nu este adecvat pentru operațiuni legate de unda sinusoidală pură. Motivul principal al acestui dezavantaj este cantitatea mare de armonici indusă de ieșire.

2. În frecvență joasă, valoarea inductorului devine mare.

Circuitul oscilator Hartley este utilizat în principal pentru a genera unde sinusoidale în diferite dispozitive, cum ar fi emițătorul și receptoarele radio.