Hartley oscillator

Enkelt sagt er oscillatoren et kredsløb, der konverterer jævnstrøm fra forsyningskilden til vekselstrøm til belastningen. Oscillatorsystemet er bygget ved hjælp af både aktive og passive komponenter, og det bruges til produktion af sinusformede eller andre gentagne bølgeformer ved udgangen uden anvendelse af et eksternt indgangssignal. Vi diskuterede få oscillatorer i vores tidligere tutorials:

Colpitts Oscillator
RC fase skift oscillator
Wein Bridge Oscillator
Kvarts krystaloscillator
Fase forskydning oscillator kredsløb
Spændingsstyret oscillator (VCO)

Enhver form for radio-tv-sender eller modtager eller ethvert laboratorietestudstyr har oscillatoren. Det er hovedkomponenten til produktion af urets signal. En simpel oscillatorapplikation kan ses inde i en meget almindelig enhed såsom et ur. Ure bruger en oscillator til at producere et 1 Hz ursignal.

Oscillatorer er klassificeret som en sinusformet oscillator eller afslapningsoscillator afhængigt af udgangsbølgeformen. Hvis en oscillator producerer en sinusformet bølge med en bestemt frekvens på tværs af udgangen, kaldes oscillatoren en sinusformet oscillator. Afslapningsoscillatorerne tilvejebringer ikke sinusformede bølger, såsom firkantbølge eller trekantet bølge eller en hvilken som helst slags bølge over output.

Bortset fra oscillatorklassifikationerne baseret på udgangssignalet kan oscillatorer klassificeres ved hjælp af kredsløbskonstruktionen som negativ modstandsoscillator, feedbackoscillator osv.

Den Hartley oscillator er en af LC-typen (Spole-Capacitor) feedback-oscillator, som er opfundet i 1915 af den amerikanske ingeniør Ralph Hartley. I denne vejledning diskuterer vi konstruktionen og anvendelsen af Hartley oscillator.

Tankkredsen

Hartley-oscillator er en LC-oscillator. En LC-oscillator består af et tankkredsløb, som er en væsentlig del for at frembringe den krævede svingning. Tankkredsløbet bruger tre komponenter, to induktorer og en kondensator. Kondensatoren er forbundet parallelt med to serieinduktorer. Nedenfor er kredsløbsdiagrammet for Harley Oscillator:

Hvorfor kaldes induktor-kondensatorkombinationen som tankkredsløbet? Fordi LC-kredsløbet lagrer svingningsfrekvensen. I tankkredsløbet oplades og aflades kondensator og to seriens induktorer gentagne gange, hvilket frembringer en svingning. Opladnings- og afladningstimingen eller med andre ord værdien af kondensator og induktorer er den vigtigste afgørende faktor for svingningsfrekvensen.

Transistorbaseret

I ovenstående billede vises et praktisk Hartley-oscillatorkredsløb, hvor en aktiv komponent er PNP-transistor. I kredsløbet vises udgangsspændingen på tværs af tankkredsløbet, der er forbundet til samleren. Imidlertid er feedback-spændingen også en del af udgangsspændingen, der betegnes som V1, der vises over induktoren L1.

Den frekvens er direkte proportional med forholdet mellem kondensator og induktionsspoler værdier.

Arbejde med Hartley Oscillator Circuit

Den aktive komponent i Hartley Oscillator er transistoren. DC-driftspunktet i det aktive område af karakteristikkerne styres af modstandene R1, R2, RE og kollektorforsyningsspændingen VCC. Kondensatoren CB er den blokerende kondensator, og CE er bypass-kondensator.

Den transistor konfigureret i fælles emitter konfiguration. I denne konfiguration har transistorindgang og udgangsspænding en 180-graders faseforskydning. I kredsløbet har udgangsspændingen V1 og feedback-spændingen V2 180-graders faseforskydning. Ved at kæmpe disse to får vi en samlet 360 grad af faseforskydning, der er afgørende for svingningen (kaldet Barkhausen-kriteriet).

En anden vigtig ting at starte svingningen inde i kredsløbet uden at anvende et eksternt signal er at producere støjspænding inde i kredsløbet. Når strømmen er tændt, produceres en støjspænding med et bredt støjspektrum, og den har den krævede spændingskomponent ved frekvensen, der kræves til oscillatoren.

AC-driften af kredsløbet påvirkes ikke af modstanden R1 og R2 for en stor modstandsværdi. Disse to modstande bruges til forspænding af transistoren. Jorden og CE bruges til immunitet for det samlede kredsløb, og disse to modstande og kondensator bruges som emittermodstand og emitterkondensator.

AC-driften er i vid udstrækning påvirket af resonansfrekvensen i tankkredsløbet. Frekvensen af svingningen kan bestemmes ved hjælp af nedenstående formel-

F = 1 / 2π√L _T C

Den samlede induktans for tankkredsløbet er L _T = L ₁ + L ₂

Op-Amp-baseret Hartley Oscillator

I ovenstående billede er den op-amp-baserede Hartley-oscillator blevet vist, hvor kondensator C1 er forbundet parallelt med L1 og L2 i serie.

Op-amp er tilsluttet i en inverterende konfiguration, hvor modstanden R1 og R2 er feedback-modstanden. Forstærkerens spændingsforstærkning kan bestemmes ved hjælp af nedenstående formel -

A = - (R2 / R1)

Feedbackspændingen og udgangsspændingen er også angivet i ovenstående op-amp-baserede Hartley-oscillatorkredsløb.

Frekvensen af oscillationen kan beregnes ved hjælp af den samme formel, som bruges i transistorbaseret Hartley-oscillatorsektion.

Hartley-oscillator oscillerer normalt inden for RF-området. Frekvensen kan varieres ved at ændre værdien af induktor eller kondensatorer eller begge dele. Til valg af en variabel komponent vælges kondensatorer over induktorerne, da de let kan varieres end induktorer. Frekvensen af svingningen kan ændres i forholdet 3: 1 for glatte variationer.

Eksempel på Hartley Oscillator

Antag, at en Hartley-oscillator med en variabel frekvens på 60-120 KHz består af en trimmerkondensator (100 pF til 400 pF). Tankkredsløbet har to induktorer, hvor værdien af en induktor er 39uH. Så for at finde værdien af anden induktor følger vi nedenstående procedure:

Frekvensen af Hartley-oscillator er-

F = 1 / 2π√L _T C

I denne situation, hvor frekvensen varierer mellem 60 og 120 kHz, hvilket er et forhold på 1: 2. Variationen af frekvensen kan opnås ved hjælp af et par spoler, da kapacitansen varierer i forholdet 100pF: 400 pF, hvilket er et 1: 4-forhold.

Så når frekvensen F er 60 kHz, er kapacitansen 400 pF.

Nu,

Så den samlede kapacitans er 17,6 mH, og værdien af anden induktor er

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

Forskelle mellem Hartley Oscillator og Colpitts Oscillator

Colpitts-oscillatoren ligner meget Hartley-oscillatoren, men der er forskel i konstruktion mellem disse to. Selvom Hartley og Colpitts, begge oscillatorer har tre komponenter i tankkredsløbet, bruger Colpitts-oscillatoren en enkelt induktor parallelt med to kondensatorer i serie, mens Hartley-oscillatoren bruger nøjagtigt modsat, en enkelt kondensator parallelt med to induktorer i serie.

Fordele og ulemper ved Hartley Oscillator

Fordele:

1. Outputamplituden er ikke proportional med det variable frekvensområde, og amplituden forbliver næsten konstant.

2.Frekvensen kan let styres ved hjælp af en trimmer i stedet for den faste kondensator i tankens kredsløb.

3.Godt egnet til RF-rækkevidde på grund af stabil RF-frekvensgenerering.

Ulemper

1. Hartley Oscillator tilvejebringer en forvrænget sinusbølge og er ikke egnet til rene sinusbølgerelaterede operationer. Hovedårsagen til denne ulempe er den høje mængde harmoniske induceret på tværs af output.

2.I lavfrekvens bliver induktorværdien stor.

Hartley Oscillator Circuit bruges hovedsageligt til at generere sinusbølge i forskellige enheder som radiosender og modtagere.