Hartleyův oscilátor je elektronický obvod oscilátoru ve kterém je oscilační frekvence určena naladěným obvodem skládajícím se z kondenzátorů a induktorů, tj. LC oscilátoru. Hartleyův oscilátor vynalezl Hartley, když pracoval ve výzkumné laboratoři společnosti Western Electric Company. Okruh vynalezl v roce 1915 americký inženýr Ralph Hartley. Osobním rysem Hartleyho oscilátoru je to, že vyladěný obvod se skládá z jediného kondenzátoru paralelně se dvěma induktory v sérii nebo z jediného odbočkového induktoru a zpětnovazební signál potřebný pro oscilaci je převzat z centrálního připojení dvou induktorů.
Co jsou Hartleyho oscilátory?
Hartleyův oscilátor je indukčně vázaný oscilátor s proměnnou frekvencí, kde může být oscilátor napájen sériově nebo bočně. Výhodou Hartleyho oscilátoru je, že má jeden ladicí kondenzátor a jeden induktor se středovým závitem. Tento procesor zjednodušuje konstrukci obvodu oscilátoru Hartley.
Hartleyův oscilátor
Hartleyův oscilátorový obvod a práce
Schéma zapojení Hartleyho oscilátoru je znázorněno na následujícím obrázku. Tranzistor NPN připojeno ve společné konfiguraci emitoru funguje jako aktivní zařízení ve fázi zesilovače. R1 a R2 jsou předpěťové odpory a RFC je vysokofrekvenční tlumivka, která zajišťuje izolaci mezi nimi AC a DC provoz .
Při vysokých frekvencích je hodnota reaktance této tlumivky velmi vysoká, a proto ji lze považovat za otevřený obvod. Reaktance je pro stejnosměrný stav nulová, a proto pro stejnosměrné kondenzátory žádný problém. CE je emitor obtokový kondenzátor a RE je také předpínací odpor. CC1 a CC2 jsou vazební kondenzátory.
Hartleyův oscilátorový obvod
Když je do obvodu přivedeno stejnosměrné napájení (Vcc), začne proud kolektoru stoupat a začíná nabíjením kondenzátoru C. Jakmile je kondenzátor C plně nabitý, začne se vybíjet prostřednictvím L1 a L2 a znovu začne nabíjet.
Tato zpětná a čtvrtá křivka napětí je sinusová vlna, která je malá a vede se svou negativní alterací. Nakonec vymře, pokud nebude zesílen.
Nyní přichází do obrazu tranzistor. Sinusová vlna generovaná okruh nádrže je spojen se základnou tranzistoru přes kondenzátor CC1.
Vzhledem k tomu, že tranzistor je konfigurován jako společný emitor, bere vstup z obvodu nádrže a invertuje jej na standardní sinusovou vlnu s vedoucí pozitivní změnou.
Tranzistor tedy poskytuje zesílení spolu s inverzí k zesílení a opravě signálu generovaného obvodem nádrže. Vzájemná indukčnost mezi L1 a L2 poskytuje zpětnou vazbu energie z obvodu kolektor-emitor do obvodu báze-emitor.
Frekvence kmitání v tomto obvodu je
fo = 1 / (2π √ (leq C))
Kde Leq je celková indukčnost cívek v obvodu nádrže uvedena jako
Leq = L1 + L2 + 2M
Pokud je v praktickém obvodu zanedbáno L1 = L2 = L a vzájemná indukčnost, lze frekvenci oscilací zjednodušit jako
fo = 1 / (2π √ (2 L C))
Hartleyův oscilátorový obvod využívající operační zesilovač
Hartleyův oscilátor lze implementovat pomocí pomocí operačního zesilovače a jeho typické uspořádání je znázorněno na následujícím obrázku. Tento typ obvodu usnadňuje nastavení zesílení pomocí zpětnovazebního odporu a vstupního odporu.
V tranzistorovém Hartleyově oscilátoru zisk závislý na prvcích obvodu nádrže, jako je L1 a L2, zatímco v op-zesilovači oscilátoru zisk je menší, závisí na prvcích obvodu nádrže, a proto poskytuje větší frekvenční stabilitu.
Hartleyův oscilátor využívající Op-Amp
Provoz tohoto obvodu je podobný tranzistorové verzi Hartleyho oscilátoru. Sinusová vlna je generována obvodem zpětné vazby a je spojena s operačním zesilovačem. Pak je tato vlna stabilizována a invertována zesilovačem.
Frekvence oscilátoru se mění použitím proměnného kondenzátoru v obvodu nádrže, přičemž se udržuje zpětnovazební poměr a amplituda výstupu je konstantní po celý frekvenční rozsah. Frekvence oscilací pro tento typ oscilátoru je stejná jako výše diskutovaný oscilátor a udává se jako
fo = 1 / (2π √ (leq C))
Kde: Leq = L1 + L2 + 2M
Nebo
Leq = L1 + L2
Pro generování oscilace z tohoto obvodu musí být zisk zesilovače zvolen větší nebo alespoň rovný poměru dvou indukčností.
Av = L1 / L2
Pokud existuje vzájemná indukčnost mezi L1 a L2, protože společné jádro těchto dvou cívek, pak se zisk stane
Av = (L1 + M) / (L2 + M)
Výhody
- Místo dvou samostatných cívek L1 a L2 lze použít jednu cívku holého drátu a cívku uzemnit v libovolném požadovaném bodě spolu s ní.
- Použitím variabilního kondenzátoru nebo přemístěním jádra (měnící se indukčnost) lze měnit frekvenci oscilací.
- Je zapotřebí velmi málo komponent, včetně dvou pevných induktorů nebo závitové cívky.
- Amplituda výstupu zůstává v pracovním kmitočtovém rozsahu konstantní.
Nevýhody
- Nelze jej použít jako nízkofrekvenční oscilátor, protože hodnota induktorů se zvětšuje a velikost induktorů se zvětšuje.
- Harmonický obsah na výstupu tohoto oscilátoru je velmi vysoký, a proto není vhodný pro aplikace, které vyžadují čistou sinusovou vlnu.
Aplikace
- Hartleyův oscilátor má produkovat sinusovou vlnu s požadovanou frekvencí
- Hartleyho oscilátory se používají hlavně jako rádiové přijímače. Všimněte si také, že díky širokému rozsahu frekvencí je to nejoblíbenější oscilátor
- Oscilátor Hartley je vhodný pro oscilace v RF (vysokofrekvenčním) rozsahu, do 30MHZ
Jedná se tedy o práci a aplikace teorie obvodů oscilátoru Hartley. Doufáme, že jste tomuto konceptu lépe porozuměli. Kromě toho jakékoli pochybnosti týkající se tohoto konceptu nebo elektrické a elektronické projekty , uveďte své cenné návrhy komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka pro vás, jaká je hlavní funkce Hartleyho oscilátoru?
Fotografické kredity:
