Hartleyev oscilator

Jednostavno rečeno, oscilator je sklop koji pretvara istosmjernu snagu iz izvora napajanja u izmjeničnu struju u opterećenje. Oscilatorni sustav izrađen je koristeći aktivne i pasivne komponente i koristi se za proizvodnju sinusnih ili bilo kojih drugih ponavljajućih valnih oblika na izlazu bez ikakve primjene vanjskog ulaznog signala. U nekoliko prethodnih tutorijala raspravljali smo o nekoliko oscilatora:

• Colpittsov oscilator
• RC oscilator faznog pomaka
• Weinov mostički oscilator
• Kvarcni kristalni oscilator
• Krug oscilatora faznog pomaka
• Oscilator kontroliran naponom (VCO)

Bilo koja vrsta radio-TV odašiljača ili prijemnika ili bilo koja laboratorijska ispitna oprema ima oscilator. To je glavni sastojak za proizvodnju sat signal. Jednostavna aplikacija oscilatora može se vidjeti u vrlo uobičajenom uređaju kao što je sat. Satovi koriste oscilator za stvaranje takta od 1 Hz.

Oscilatori su klasificirani kao sinusni oscilator ili opuštajući oscilator, ovisno o izlaznom valnom obliku. Ako oscilator stvara sinusoidni val s određenom frekvencijom preko izlaza, oscilator se naziva sinusni oscilator. Opuštajući oscilatori pružaju nesinusoidne valove poput kvadratnog ili trokutastog vala ili bilo koje slične vrste valova preko izlaza.

Osim klasifikacije oscilatora na temelju izlaznog signala, oscilatori se mogu klasificirati pomoću konstrukcije sklopa poput oscilatora negativnog otpora, oscilatora povratne sprege itd.

Hartley oscilator je jedna od vrsta LC (Zavojnica-kondenzator) povratne oscilatora koji je izumio u 1915 od strane American inženjera Ralph Hartley. U ovom uputstvu razgovarat ćemo o konstrukciji i primjeni Hartleyevog oscilatora.

Spremnički krug

Hartleyev oscilator je LC oscilator. LC oscilator sastoji se od kruga spremnika koji je bitan dio za stvaranje potrebnih oscilacija. Krug spremnika koristi tri komponente, dvije prigušnice i kondenzator. Kondenzator je paralelno povezan s dvije serijske prigušnice. Ispod je shema spojeva Harley oscilatora:

Zašto se kombinacija induktor-kondenzator naziva krugom spremnika? Budući da LC krug pohranjuje frekvenciju titranja. U krugu spremnika kondenzator i dvije serijske prigušnice međusobno se pune i prazne, što proizvodi oscilacije. Vrijeme punjenja i pražnjenja ili drugim riječima, vrijednost kondenzatora i prigušnica glavni je faktor koji određuje frekvenciju titranja.

Na bazi tranzistora

Na gornjoj je slici prikazan praktični Hartleyev oscilatorni krug gdje je aktivna komponenta PNP tranzistor. U krugu se izlazni napon pojavljuje na krugu spremnika koji je spojen na kolektor. Međutim, povratni napon je također dio izlaznog napona koji je označen kao V1, a pojavljuje se preko induktora L1.

Frekvencija izravno je proporcionalna omjeru kondenzatora i zavojnice vrijednosti.

Rad Hartleyevog oscilatornog kruga

Aktivna komponenta u Hartleyevom oscilatoru je tranzistor. Radnom točkom istosmjerne struje u aktivnom području karakteristika upravljaju otpornici R1, R2, RE i napon napona kolektora VCC. Kondenzator CB je kondenzator za blokiranje, a CE je uskrsni zaobilazni kondenzator.

Tranzistor konfiguriran u uobičajenoj konfiguraciji odašiljač. U ovoj konfiguraciji ulazni i izlazni napon tranzistora imaju fazni pomak od 180 stupnjeva. U krugu, izlazni napon V1 i povratni napon V2 imaju fazni pomak od 180 stupnjeva. Kombinirajući to dvoje, dobivamo ukupno 360 stupnjeva faznog pomaka, bitnog za oscilacije (naziva se Barkhausenov kriterij).

Druga bitna stvar za pokretanje oscilacije unutar sklopa bez primjene vanjskog signala je stvaranje napona buke unutar kruga. Kada se napajanje uključi, stvara se napon buke sa širokim spektrom buke i on ima potrebnu komponentu napona na frekvenciji potrebnoj za oscilator.

Otpor R1 i R2 za veliku vrijednost otpora ne utječe na izmjenični rad kruga. Ova dva otpornika koriste se za pristranost tranzistora. Uzemljenje i CE koriste se za otpornost ukupnog kruga, a ova dva otpornika i kondenzator koriste se kao emiterski otpornik i emiterski kondenzator.

Na rad izmjeničnog napona u velikoj mjeri utječe rezonantna frekvencija kruga spremnika. Učestalost oscilacija može se odrediti uporabom dolje formule-

F = 1 / 2π√L _T C

Ukupna induktivnost kruga spremnika je L _T = L ₁ + L ₂

Hartley oscilator zasnovan na op-amp-u

Na gornjoj je slici prikazan Hartleyev oscilator zasnovan na opcijskim pojačalima gdje je kondenzator C1 povezan paralelno s L1 i L2 u seriju.

Op-pojačalo je povezano u invertirajućoj konfiguraciji, gdje su otpornici R1 i R2 povratni otpor. Pojačanje napona pojačala može se odrediti dolje spomenutom formulom -

A = - (R2 / R1)

Povratni napon i izlazni napon također su označeni u gore navedenom Hartleyevom oscilatornom krugu na bazi op-pojačala.

Učestalost titraja može se izračunati pomoću iste formule koja se koristi u presjeku Hartleyevih oscilatora zasnovanih na tranzistorima.

Hartleyev oscilator obično oscilira u RF području. Frekvencija se može mijenjati mijenjanjem vrijednosti prigušnice ili kondenzatora ili oboje. Za odabir varijabilne komponente, kondenzatori se biraju iznad prigušnica, jer ih se lako može mijenjati od prigušnica. Učestalost oscilacija može se mijenjati u omjeru 3: 1 za glatke varijacije.

Primjer Hartleyevog oscilatora

Pretpostavimo da se Hartleyev oscilator s promjenjivom frekvencijom od 60-120 KHz sastoji od trimer kondenzatora (100 pF do 400 pF). Krug spremnika ima dvije prigušnice gdje je vrijednost jedne prigušnice 39uH. Dakle, kako bismo pronašli vrijednost drugog induktora, slijedit ćemo sljedeći postupak:

Frekvencija Hartleyevog oscilatora je-

F = 1 / 2π√L _T C

U ovoj situaciji kada frekvencija varira između 60 i 120 kHz, što je omjer 1: 2. Varijacija frekvencije može se dobiti pomoću para zavojnica, jer kapacitet varira u omjeru 100pF: 400 pF, što je omjer 1: 4.

Dakle, kada je frekvencija F 60 kHz, kapacitet je 400 pF.

Sada,

Dakle, ukupni kapacitet je 17,6 mH, a vrijednost drugog induktora je

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

Razlike između Hartleyevog oscilatora i Colpittsovog oscilatora

Colpittsov oscilator vrlo je sličan Hartleyevom oscilatoru, ali postoji razlika u konstrukciji između njih dvoje. Iako Hartley i Colpitts, oba oscilatora imaju tri komponente u krugu spremnika, oscilator Colpitts koristi jedan induktor paralelno s dva kondenzatora u seriji, dok Hartleyev oscilator koristi upravo suprotno, jedan pojedinačni kondenzator paralelno s dva induktora u nizu.

Prednosti i nedostaci Hartleyevog oscilatora

Prednosti:

1. Izlazna amplituda nije proporcionalna promjenjivom frekvencijskom opsegu i amplituda ostaje blizu konstante.

2.Frekvencija se lako kontrolira pomoću trimera umjesto fiksnog kondenzatora u krugu spremnika.

3.Pa pogodan za primjene RF dometa zbog stabilnog stvaranja RF frekvencije.

Mane

1.Hartleyjev oscilator pruža iskrivljeni sinusni val i nije prikladan za operacije povezane sa čistim sinusnim valom. Glavni razlog ovog nedostatka je velika količina harmonika inducirana kroz izlaz.

2.U niskoj frekvenciji vrijednost induktora postaje velika.

Hartleyjev oscilatorni krug uglavnom se koristi za stvaranje sinusnog vala u različitim uređajima poput radio odašiljača i prijemnika.