Hartleyov oscilátor je elektronický obvod oscilátora v ktorom je kmitočet kmitania určený vyladeným obvodom pozostávajúcim z kondenzátorov a tlmiviek, teda LC oscilátora. Hartleyov oscilátor vynašiel Hartley počas práce vo výskumnom laboratóriu spoločnosti Western Electric Company. Okruh vynašiel v roku 1915 americký inžinier Ralph Hartley. Osobnou vlastnosťou Hartleyho oscilátora je to, že vyladený obvod pozostáva z jedného kondenzátora paralelne s dvoma induktormi zapojenými do série alebo z jedného tlmivky so spätnou väzbou a spätnoväzbový signál potrebný na osciláciu sa získava zo stredového spojenia týchto dvoch tlmiviek.
Čo sú Hartleyho oscilátory?
Hartleyov oscilátor je indukčne viazaný oscilátor s premenlivou frekvenciou, kde môže byť oscilátor napájaný sériovo alebo bočníkom. Hartleyho oscilátory majú výhodu v tom, že majú jeden ladiaci kondenzátor a jeden tlmivka so stredovým odbočením. Tento procesor zjednodušuje konštrukciu obvodu oscilátora Hartley.
Hartleyho oscilátor
Hartleyho obvod a oscilátor v prevádzke
Schéma zapojenia Hartleyho oscilátora je uvedená na nasledujúcom obrázku. NPN tranzistor pripojený v spoločnej konfigurácii vysielača funguje ako aktívne zariadenie v zosilňovači. R1 a R2 sú predpínacie rezistory a RFC je vysokofrekvenčná tlmivka, ktorá zaisťuje izoláciu medzi nimi AC a DC prevádzka .
Pri vysokých frekvenciách je reaktančná hodnota tejto tlmivky veľmi vysoká, a preto ju možno považovať za otvorený obvod. Reaktancia je nulová pre podmienku jednosmerného prúdu, a preto nespôsobuje žiadny problém pre jednosmerné kondenzátory. CE je emitent obtokový kondenzátor a RE je tiež ovplyvňujúci rezistor. CC1 a CC2 sú väzbové kondenzátory.
Obvod Hartleyho oscilátora
Keď je do obvodu privádzané jednosmerné napájanie (Vcc), prúd kolektora sa začína zvyšovať a začína nabíjaním kondenzátora C. Po úplnom nabití kondenzátora C sa začne vybíjať cez L1 a L2 a znova sa začne nabíjať.
Tento spätný a štvrtý priebeh napätia je sínusová vlna, ktorá je malá a vedie so svojou negatívnou alteráciou. Nakoniec zosilnie, pokiaľ nebude zosilnený.
Teraz prichádza na rad tranzistor. Sínusová vlna generovaná obvod nádrže je spojený so základňou tranzistora cez kondenzátor CC1.
Pretože je tranzistor nakonfigurovaný ako spoločný vysielač, berie vstup z obvodu nádrže a invertuje ho na štandardnú sínusovú vlnu s vedúcou pozitívnou zmenou.
Tranzistor teda poskytuje zosilnenie spolu s inverziou na zosilnenie a korekciu signálu generovaného obvodom nádrže. Vzájomná indukčnosť medzi L1 a L2 poskytuje spätnú väzbu energie z obvodu kolektora-vysielača do obvodu základne-vysielač.
Frekvencia oscilácií v tomto obvode je
fo = 1 / (2π √ (Leq C))
Kde Leq je celková indukčnosť cievok v okruhu nádrže uvedená ako
Leq = L1 + L2 + 2M
Pre praktický obvod, ak sú zanedbané L1 = L2 = L a vzájomná indukčnosť, potom možno frekvenciu kmitov zjednodušiť ako
fo = 1 / (2π √ (2 L C))
Obvod oscilátora Hartley pomocou operačného zosilňovača
Hartleyho oscilátor je možné implementovať pomocou pomocou operačného zosilňovača a jeho typické usporiadanie je znázornené na nasledujúcom obrázku. Tento typ obvodu uľahčuje nastavenie zosilnenia pomocou spätnoväzbového odporu a vstupného odporu.
V tranzistorovom Hartleyovom oscilátore zisk závislý od prvkov obvodu nádrže, ako sú L1 a L2, zatiaľ čo u zosilňovača Op-amp je zisk zosilňovača menší, závisí od prvkov obvodu nádrže, a preto poskytuje väčšiu stabilitu frekvencie.
Hartleyho oscilátor pomocou Op-Amp
Fungovanie tohto obvodu je podobné ako v prípade tranzistorovej verzie Hartleyho oscilátora. Sínusová vlna je generovaná obvodom spätnej väzby a je spojená s operačnou časťou. Potom je táto vlna stabilizovaná a invertovaná zosilňovačom.
Frekvencia oscilátora sa mení použitím variabilného kondenzátora v obvode nádrže, pričom sa udržiava pomer spätnej väzby a amplitúda výstupu je konštantná pre celý frekvenčný rozsah. Frekvencia oscilácií pre tento typ oscilátora je rovnaká ako vyššie diskutovaný oscilátor a uvádza sa ako
fo = 1 / (2π √ (Leq C))
Kde: Leq = L1 + L2 + 2M
Alebo
Leq = L1 + L2
Na generovanie oscilácie z tohto obvodu musí byť zisk zosilňovača zvolený väčší alebo minimálne rovný pomeru dvoch indukčností.
Av = L1 / L2
Ak existuje vzájomná indukčnosť medzi L1 a L2, pretože spoločné jadro týchto dvoch cievok, potom sa zisk stane
Av = (L1 + M) / (L2 + M)
Výhody
- Namiesto dvoch samostatných cievok L1 a L2 je možné použiť jednu cievku s holým drôtom a cievku spolu s ňou uzemniť v ľubovoľnom požadovanom bode.
- Použitím variabilného kondenzátora alebo pohybom jadra (zmena indukčnosti) možno meniť frekvenciu kmitov.
- Potrebných je len veľmi málo súčiastok, vrátane dvoch pevných tlmiviek alebo závitovej cievky.
- Amplitúda výstupu zostáva konštantná v celom rozsahu pracovných frekvencií.
Nevýhody
- Nemožno ho použiť ako nízkofrekvenčný oscilátor, pretože hodnota tlmiviek sa zväčšuje a veľkosť tlmiviek sa zväčšuje.
- Harmonický obsah na výstupe tohto oscilátora je veľmi vysoký, a preto nie je vhodný pre aplikácie, ktoré vyžadujú čistú sínusovú vlnu.
Aplikácie
- Hartleyho oscilátor má produkovať sínusoidu s požadovanou frekvenciou
- Hartleyho oscilátory sa používajú hlavne ako rádiové prijímače. Upozorňujeme tiež, že vďaka širokému rozsahu frekvencií je najpopulárnejším oscilátorom
- Oscilátor Hartley je vhodný pre oscilácie v RF (vysokofrekvenčnom) rozsahu, do 30 MHz
Jedná sa teda o prácu a aplikácie teórie obvodov oscilátora Hartleyho. Dúfame, že ste tomuto konceptu lepšie porozumeli. Ďalej akékoľvek pochybnosti týkajúce sa tohto konceptu resp elektrické a elektronické projekty , prosím, poskytnite svoje cenné návrhy komentárom v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka pre vás, aká je hlavná funkcia Hartleyho oscilátora?
Fotografické úvery:
