Hartley oscillator

Enkelt uttryckt är oscillatorn en krets som omvandlar likström från matningskällan till växelströmmen till belastningen. Oscillatorsystemet är byggt med både aktiva och passiva komponenter och används för produktion av sinusformade eller andra repetitiva vågformer vid utgången utan någon extern ingångssignal. Vi diskuterade några oscillatorer i våra tidigare självstudier:

Colpitts Oscillator
RC Phase Shift Oscillator
Wein Bridge Oscillator
Quartz Crystal Oscillator
Fasskift Oscillatorkrets
Spänningsstyrd oscillator (VCO)

Varje typ av radio-TV-sändare eller -mottagare eller laboratorietestutrustning har oscillatorn. Det är huvudkomponenten för att producera klocksignalen. En enkel oscillatorapplikation kan ses i en mycket vanlig enhet som en klocka. Klockor använder en oscillator för att producera en 1 Hz klocksignal.

Oscillatorer klassificeras som en sinusformad oscillator eller avslappningsoscillator beroende på utsignalens vågform. Om en oscillator producerar en sinusformad våg med bestämd frekvens över utgången kallas oscillatorn en sinusformad oscillator. Avslappningsoscillatorerna ger icke sinusformade vågor såsom fyrkantig eller triangulär våg eller någon liknande typ av våg över utgången.

Annat än oscillatorklassificeringarna baserat på utsignalen kan oscillatorer klassificeras med hjälp av kretskonstruktionen som negativ motståndsoscillator, återkopplingsoscillator etc.

Den Hartley-oscillator är en av LC-typ (Drossel-Capacitor) återkoppling oscillator som uppfinns i 1915 av American ingenjören Ralph Hartley. I denna handledning kommer vi att diskutera om konstruktion och tillämpning av Hartley-oscillator.

Tankkretsen

Hartley oscillator är en LC-oscillator. En LC-oscillator består av en tankkrets som är en väsentlig del för att producera den nödvändiga svängningen. Tankkretsen använder tre komponenter, två induktorer och en kondensator. Kondensatorn är ansluten parallellt med två induktorer i serien. Nedan är kretsschemat för Harley Oscillator:

Varför kallas kombinationen induktor och kondensator som tankkrets? Eftersom LC-kretsen lagrar svängningsfrekvensen. I tankkretsen laddas och urladdas kondensatorn och två seriens induktorer upprepade gånger vilket ger en svängning. Laddnings- och urladdningstiden eller med andra ord värdet på kondensator och induktorer är den viktigaste avgörande faktorn för svängningsfrekvensen.

Transistorbaserad

I bilden ovan visas en praktisk Hartley-oscillatorkrets där en aktiv komponent är PNP-transistor. I kretsen visas utspänningen över tankkretsen som är ansluten till kollektorn. Återkopplingsspänningen är emellertid också en del av utspänningen som betecknas som V1, som visas över induktorn L1.

Den frekvens är direkt proportionell mot förhållandet mellan kondensator och induktansspolar värden.

Arbetar på Hartley Oscillator Circuit

Den aktiva komponenten i Hartley Oscillator är transistorn. DC-arbetspunkten i det aktiva området för egenskaperna styrs av motstånden R1, R2, RE och kollektorns matningsspänning VCC. Kondensatorn CB är den blockerande kondensatorn och CE är bypasskondensator.

Den transistor konfigureras i gemensam emitter-konfiguration. I denna konfiguration har transistorns ingång och utspänning en 180-graders fasförskjutning. I kretsen har utspänningen V1 och återkopplingsspänningen V2 180 graders fasförskjutning. Genom att kamma dessa två får vi totalt 360 graders fasförskjutning, vilket är viktigt för svängningen (kallad Barkhausen-kriterium).

En annan viktig sak för att starta svängningen inuti kretsarna utan att applicera en extern signal är att producera brusspänning inuti kretsen. När strömmen slås på produceras en brusspänning med ett brett brusspektrum och den har den nödvändiga spänningskomponenten vid den frekvens som krävs för oscillatorn.

AC-kretsens drift påverkas inte av motståndet R1 och R2 för ett stort motståndsvärde. Dessa två motstånd används för förspänning av transistorn. Jorden och CE används för immuniteten hos den totala kretsen och dessa två motstånd och kondensator används som emittermotstånd och emitterkondensator.

Växelströmsfunktionen påverkas till stor del av tankkretsens resonansfrekvens. Svängningsfrekvensen kan bestämmas med hjälp av formeln nedan-

F = 1 / 2π√L _T C

Den totala induktansen för tankkretsen är L _T = L ₁ + L ₂

Op-Amp-baserad Hartley Oscillator

I bilden ovan har den op-amp-baserade Hartley-oscillatorn visats där kondensator C1 är ansluten parallellt med L1 och L2 i serie.

Op-amp är ansluten i en inverterande konfiguration, där motståndet R1 och R2 är återkopplingsmotståndet. Förstärkarens spänningsförstärkning kan bestämmas av nedanstående formel -

A = - (R2 / R1)

Återkopplingsspänningen och utspänningen anges också i ovanstående op-amp-baserade Hartley-oscillatorkrets.

Frekvensen för oscillationen kan beräknas med samma formel som används i transistorbaserad Hartley-oscillatorsektion.

Hartley-oscillatorn oscillerar vanligtvis inom RF-området. Frekvensen kan varieras genom att ändra induktans- eller kondensatorvärdet eller båda. För val av en variabel komponent väljs kondensatorer ovanför induktorerna eftersom de lätt kan varieras än induktorer. Svängningsfrekvensen kan ändras i förhållandet 3: 1 för smidiga variationer.

Exempel på Hartley Oscillator

Anta att en Hartley-oscillator med en variabel frekvens på 60-120 KHz består av en trimmerkondensator (100 pF till 400 pF). Tankkretsen har två induktorer där värdet på en induktor är 39uH. Så för att hitta värdet på en annan induktor följer vi proceduren nedan:

Frekvensen för Hartley-oscillatorn är-

F = 1 / 2π√L _T C

I denna situation där frekvensen varierar mellan 60 och 120 kHz vilket är ett förhållande 1: 2. Frekvensvariationen kan erhållas med ett par spolar eftersom kapacitansen varierar i förhållandet 100pF: 400 pF vilket är ett 1: 4-förhållande.

Så när frekvensen F är 60 kHz är kapacitansen 400 pF.

Nu,

Så den totala kapacitansen är 17,6 mH och värdet på andra induktorer är

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

Skillnader mellan Hartley Oscillator och Colpitts Oscillator

Colpitts-oscillatorn liknar mycket Hartley-oscillatorn men det finns en skillnad i konstruktion mellan dessa två. Även om Hartley och Colpitts har båda oscillatorerna tre komponenter i tankkretsen, använder Colpitts-oscillatorn en enda induktor parallellt med två kondensatorer i serie medan Hartley-oscillatorn använder exakt motsatt, en enda kondensator parallellt med två induktorer i serie.

Fördelar och nackdelar med Hartley Oscillator

Fördelar:

1.Utgångsamplituden är inte proportionell med det variabla frekvensområdet och amplituden förblir nästan konstant.

2.Frekvensen kan enkelt kontrolleras med en trimmer istället för den fasta kondensatorn i tankkretsen.

3.Väl lämplig för RF-intervallapplikationer på grund av stabil RF-frekvensgenerering.

Nackdelar

1.Hartley Oscillator ger en förvrängd sinusvåg och är inte lämplig för rena sinusrelaterade operationer. Den främsta anledningen till denna nackdel är den stora mängden övertoner som induceras över utgången.

2.I låg frekvens blir induktansvärdet stort.

Hartley Oscillator Circuit används främst för att generera sinusvåg i olika enheter som radiosändare och mottagare.