Hartley-oscillator

In eenvoudige bewoordingen is de oscillator een circuit dat gelijkstroom omzet van de voedingsbron naar de wisselstroom naar de belasting. Het oscillatorsysteem is gebouwd met behulp van zowel actieve als passieve componenten en wordt gebruikt voor de productie van sinusoïdale of andere repetitieve golfvormen aan de uitgang zonder enige toepassing van een extern ingangssignaal. We hebben in onze vorige tutorials enkele oscillatoren besproken:

• Colpitts-oscillator
• RC-faseverschuivingsoscillator
• Wein Bridge-oscillator
• Kwarts Kristaloscillator
• Faseverschuivingsoscillatorcircuit
• Spanningsgestuurde oscillator (VCO)

Elke soort radio-tv-zender of -ontvanger of elke laboratoriumtestapparatuur heeft de oscillator. Het is de belangrijkste component voor het produceren van het kloksignaal. Een eenvoudige oscillatortoepassing is te zien in een heel gebruikelijk apparaat, zoals een horloge. Horloges gebruiken een oscillator om een ​​kloksignaal van 1 Hz te produceren.

Oscillatoren worden geclassificeerd als een sinusvormige oscillator of de relaxatie-oscillator, afhankelijk van de uitgangsgolfvorm. Als een oscillator een sinusvormige golf met een bepaalde frequentie over de uitgang produceert, wordt de oscillator een sinusvormige oscillator genoemd. De relaxatie-oscillatoren leveren niet-sinusvormige golven zoals blokgolf of driehoekige golf of een soortgelijke golf over de uitgang.

Anders dan de oscillatorclassificaties op basis van het uitgangssignaal, kunnen oscillatoren worden geclassificeerd met behulp van de circuitconstructie zoals negatieve weerstandsoscillator, feedbackoscillator enz.

De Hartley-oscillator is een van de LC-type (inductor-condensator) feedbackoscillatoren die in 1915 is uitgevonden door de Amerikaanse ingenieur Ralph Hartley. In deze tutorial bespreken we de constructie en toepassing van Hartley-oscillator.

Het tankcircuit

Hartley-oscillator is een LC-oscillator. Een LC-oscillator bestaat uit een tankcircuit dat een essentieel onderdeel is om de vereiste oscillatie te produceren. Het tankcircuit maakt gebruik van drie componenten, twee inductoren en een condensator. De condensator is parallel geschakeld met twee serie smoorspoelen. Hieronder is het schakelschema van Harley Oscillator:

Waarom wordt de combinatie van inductor en condensator het tankcircuit genoemd? Omdat het LC-circuit de frequentie van de oscillatie opslaat. In het tankcircuit worden condensator en twee serie-inductoren herhaaldelijk door elkaar opgeladen en ontladen, wat een oscillatie produceert. De timing van laden en ontladen of met andere woorden, de waarde van condensator en inductoren is de belangrijkste bepalende factor voor de oscillatiefrequentie.

Transistor-gebaseerd

In de bovenstaande afbeelding wordt een praktisch Hartley-oscillatorcircuit getoond waarbij een actieve component de PNP-transistor is. In het circuit verschijnt de uitgangsspanning over het tankcircuit dat is verbonden met de collector. De terugkoppelspanning is echter ook een deel van de uitgangsspanning die wordt aangeduid als V1 en verschijnt over de inductor L1.

De frequentie is rechtevenredig met de verhouding tussen de waarden van de condensator en de inductoren.

Werking van Hartley Oscillator Circuit

De actieve component in Hartley Oscillator is de transistor. Het DC-werkpunt in het actieve gebied van de karakteristieken wordt bepaald door de weerstanden R1, R2, RE en de collectorvoedingsspanning VCC. De condensator CB is de blokkeercondensator en CE is de bypasscondensator van Pasen.

De transistor geconfigureerd in een gemeenschappelijke emitterconfiguratie. In deze configuratie hebben de ingangs- en uitgangsspanning van de transistor een faseverschuiving van 180 graden. In het circuit hebben de uitgangsspanning V1 en de feedbackspanning V2 een faseverschuiving van 180 graden. Door deze twee te combineren, krijgen we een totale faseverschuiving van 360 graden, essentieel voor de oscillatie (aangeduid als Barkhausen-criterium).

Een ander essentieel ding om de oscillatie in het circuit te starten zonder een extern signaal toe te passen, is om ruisspanning in het circuit te produceren. Wanneer de stroom wordt ingeschakeld, wordt een ruisspanning geproduceerd met een breed ruisspectrum en deze heeft de vereiste spanningscomponent bij de frequentie die nodig is voor de oscillator.

De wisselstroomwerking van de schakeling wordt niet beïnvloed door de weerstand R1 en R2 voor een hoge weerstandswaarde. Deze twee weerstanden worden gebruikt voor de voorspanning van de transistor. De aarde en CE worden gebruikt voor de immuniteit van het totale circuit en deze twee weerstanden en condensator worden gebruikt als emitterweerstand en emittercondensator.

De wisselstroomwerking wordt grotendeels beïnvloed door de resonantiefrequentie van het tankcircuit. De frequentie van de oscillatie kan worden bepaald met behulp van de onderstaande formule:

F = 1 / 2π√L _T C

De totale inductantie van het tankcircuit is L _T = L ₁ + L ₂

Op-Amp gebaseerde Hartley-oscillator

In de bovenstaande afbeelding is de op-amp-gebaseerde Hartley-oscillator getoond waarbij condensator C1 parallel is geschakeld met L1 en L2 in serie.

De Op-amp is aangesloten in een inverterende configuratie, waarbij de weerstand R1 en R2 de feedbackweerstand is. De versterking van de versterkerspanning kan worden bepaald door de onderstaande formule -

A = - (R2 / R1)

De feedbackspanning en de uitgangsspanning worden ook aangegeven in het bovenstaande Hartley-oscillatorcircuit op basis van een op-amp.

De frequentie van de oscillatie kan worden berekend met behulp van dezelfde formule die wordt gebruikt in de op transistor gebaseerde Hartley-oscillatorsectie.

Hartley-oscillator oscilleert meestal in het RF-bereik. De frequentie kan worden gevarieerd door de waarde van de inductor of condensatoren of beide te wijzigen. Voor de selectie van een variabele component worden condensatoren boven de inductoren gekozen, omdat ze gemakkelijk kunnen worden gevarieerd dan inductoren. De frequentie van de oscillatie kan worden gewijzigd in de verhouding van 3: 1 voor vloeiende variaties.

Voorbeeld van Hartley-oscillator

Stel dat een Hartley-oscillator met een variabele frequentie van 60-120 KHz bestaat uit een trimmercondensator (100 pF tot 400 pF). Het tankcircuit heeft twee inductoren waarvan de waarde van één inductor 39uH is. Dus om de waarde van een andere inductor te vinden, volgen we de onderstaande procedure:

De frequentie van Hartley-oscillator is-

F = 1 / 2π√L _T C

In deze situatie waarin de frequentie varieert tussen 60 en 120 kHz, is dit een verhouding van 1: 2. De variatie van de frequentie kan worden verkregen door een paar spoelen, aangezien de capaciteit varieert in de verhouding van 100 pF: 400 pF, wat een verhouding van 1: 4 is.

Dus als de frequentie F 60 kHz is, is de capaciteit 400 pF.

Nu,

Dus de totale capaciteit is 17,6 mH en de waarde van een andere inductor is

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

Verschillen tussen Hartley-oscillator en Colpitts-oscillator

De Colpitts-oscillator lijkt erg op de Hartley-oscillator, maar er is een verschil in constructie tussen deze twee. Hoewel Hartley en Colpitts, beide oscillatoren drie componenten in het tankcircuit hebben, gebruikt de Colpitts-oscillator een enkele inductor parallel met twee condensatoren in serie, terwijl de Hartley-oscillator precies het tegenovergestelde gebruikt, één enkele condensator parallel met twee inductoren in serie.

Voordelen en nadelen van Hartley-oscillator

Voordelen:

1. de uitgangsamplitude is niet evenredig met het variabele frequentiebereik en de amplitude blijft vrijwel constant.

2. De frequentie is eenvoudig te regelen met een trimmer in plaats van de vaste condensator in het tankcircuit.

3. goed geschikt voor RF-bereik toepassingen vanwege stabiele RF-frequentie generatie.

Nadelen

1.Hartley-oscillator zorgt voor een vervormde sinusgolf en is niet geschikt voor bewerkingen met betrekking tot zuivere sinusgolven. De belangrijkste reden voor dit nadeel is de hoge hoeveelheid harmonischen die over de uitgang worden geïnduceerd.

2.Bij lage frequentie wordt de inductorwaarde groot.

Hartley-oscillatorcircuit wordt voornamelijk gebruikt om sinusgolf te genereren in verschillende apparaten zoals radiozenders en -ontvangers.