Hartley-oscillatoren – de beste keuze voor het handhaven van een constante amplitude

Elektronische oscillatoren zijn elektronische circuits die gelijkstroom omzetten in een wisselstroomsignaal. Afhankelijk van het type frequentieselectieve filter, kunt u ze groeperen in RC-oscillatoren of LC-oscillatoren.

Een van de meest voorkomende oscillatoren die je in radio-ontvangers of als RF-oscillatoren zult vinden, zijn de Hartley-oscillators. Het is een vooruitgang van de Armstrong-oscillator en het is gemakkelijk af te stemmen. Vandaag zullen we dieper ingaan op de werking, configuraties, enz., Terwijl we verder gaan met het artikel.

Een elektronische oscillator

Wat zijn Hartley-oscillators?

Hartley-oscillator, een uitvinding van Ralph Hartley in 1915, is een soort harmonische oscillator. Een LC-oscillator (een circuit met spoelen en condensatoren) bepaalt de oscillatiefrequentie. Je kunt ze afstemmen om golven te genereren in een radiofrequentieband, vandaar bekend als RF-oscillatoren. Het RF-bereik van het sinusgolfsignaal begint van 30 kHz tot 30 MHz.

Eenvoudige Hartley-oscillator

Een kenmerk dat de afgestemde schakeling van de oscillator onderscheidt met één condensator in parallelle verbinding met twee enkelvoudig getapte inductoren. Bovendien neemt het het feedbacksignaal dat nodig is voor oscillatie van de centrale verbinding van de inductor.

Werkingsprincipe en schakelschema van Hartley-oscillator

Een Hartley-oscillator heeft verschillende circuitcomponenten zoals in het diagram met verschillende functies.

Een Hartley Oscillator-schakelschema

R1, R2 en RE zorgen voor de vereiste circuitvoorspanning, terwijl C2 en C1 als koppelcondensatoren fungeren.

Vervolgens handhaaft de radiofrequentie-smoorspoel (RFC) afzonderlijk de omstandigheden van DC en AC in het circuit. Het is omdat het bijna nul reactantie vertoont in DC-omstandigheden, en dus geen verstoringen in DC-condensatoren veroorzaakt. Verder is de RFC-reactantie in hoogfrequente toepassingen groot, dus u kunt het als een open circuit beschouwen.

De schakeling heeft ook een transistorversterker die zorgt voor een faseverschuiving van 180°. L1, L2 en C, componenten van het tankcircuit, genereren de oscillerende frequentie.

Nu, in termen van het werkingsprincipe;

• Als u DC-voedingsspanning (VCC) op het circuit toepast, zal de collectorstroom van de transistor toenemen. Dat begint met het opladen van de condensator in het tankcircuit.
• Na een volledige lading begint de condensator te ontladen via de L2- en L1-inductoren.
• Terwijl de condensator ontlaadt, begint de spoel op te laden.

(spoelspoelen)

Opmerking;

Een condensator slaat lading op in een elektrisch veld, terwijl een spoel opslaat in de vorm van een magnetisch veld . Daarom, wanneer een condensator volledig ontlaadt, begint de inductor automatisch met opladen en vice versa.

• Het continue ontladen en opladen leidt tot de uitgang met sinusvormige oscillaties. En aangezien onze amplitude ook geleidelijk afneemt, hebben we grotendeels gedempte oscillaties bij het uitgangssignaal. De amplitudeafname is te wijten aan de interne weerstand van de inductor die resulteert in warmteverlies in het circuit (I ² R).
• Bovendien zorgt het tankcircuit voor een faseverschuiving van 180° tussen de punten B en A. Punt C blijft echter geaard. Dus als b negatief is, zal a positief zijn.
• Om onze oscillaties lang vol te houden, moeten we onze gedempte sinusoïdale oscillaties versterken. En dus zullen we de output van het tankcircuit leveren als invoer voor een transistor met een gemeenschappelijke emitterconfiguratie. Daar zal de transistor het sinusvormige signaal versterken.
• Vervolgens ontvangt de wederzijdse inductantie tussen de inductoren L1 en L2 het feedbacksignaal/energie.
• Daarna produceert de condensator in de tankcircuits sinusoïdale oscillaties na het ontvangen van laadenergie van transistors met versterkte output.
• In een andere betekenis compenseert de versterkte output de warmteverliezen die het tankcircuit heeft opgelopen. Daarom zorgt het tankcircuit voor een constante uitgangsamplitude over een werkfrequentiebereik in plaats van een afnemende amplitude.

Occillatiefrequentie van de Hartley-oscillator

U kunt de frequentie van oscillaties die een tankcircuit produceert, op dezelfde manier berekenen als elk parallel resonantiecircuit. Daarvoor gebruiken we de formule;

C is de capaciteit van C1 in het tankcircuit.

In Hartley-oscillatoren gebruiken we twee inductoren in het tankcircuit. Dus onze equivalente inductie zal zijn;

L _eq =L ₁ + L ₂

We moeten ook rekening houden met de wederzijdse inductantie tussen de spoelen bij het vinden van de equivalente inductantie. Het zal zijn;

L _eq =L ₁ + L ₂ + 2M

Ten slotte zullen we de oscillatiefrequentie verzamelen als;

Hartley-oscillator in verschillende configuraties

Shunt-gevoede Hartley-oscillator

Een shunt-gevoede Hartley-oscillator maakt gebruik van een common-emitter-configuratie.

Een shunt-gevoede Hartley-oscillator

Bij gebruik van één voedingsspanning zijn de spanningsdelende weerstanden R_B en R1 leveren de vaste bias.

C1 omzeilt R_E , de emitter-swamping-weerstand die de temperatuur stabiliseert.

Vervolgens voedt inductor L3 de collector terwijl C3 functioneert als een koppelcondensator en DC-blokkering. Door de blokkering en koppeling wordt kortsluiting van de collector voorkomen.

Evenzo is C2 de basisblokkerende koppelcondensator die ervoor zorgt dat de basis naar de aarde geen kortsluiting heeft.

Werking van een shunt-gevoede Hartley-oscillator

Nadat het shunt-gevoede circuit wat energie heeft ontvangen, R1 en R_B de initiële bias bepalen. Tegelijkertijd bouwt feedback van de collector naar de basis via L2 en L1 een oscillatie op.

Opmerking;

Er bestaat een AC-pad van de zender via L2 en C2 naar de basis. De weg is gelijk aan die via L1 en C3 naar de collector.

Een degeneratieve bias ontwikkelt crossway RE tijdens oscillatie (en een correcte waarde van C1).

Shunt-geleide elementwaarden bepalen het volgende:

1. R_B en R1-waarden bieden een voorkeur voor klasse C voor een gemakkelijke opstart.
2. De C1- en RE-waarden zijn voor temperatuurstabilisatie.
3. Laatste, klasse C of B bias-waarden bepalen de vereiste efficiëntie van de werking.

De output kan uiteindelijk van een spoel naar de tank of de condensator naar de collector komen.

Serie-gevoede Hartley-oscillator

In onze tweede configuratie, de in serie gevoede Hartley-oscillator, is het basiscircuit ook emitter-gestabiliseerd en spanningsdeler vooringenomen. Terwijl u de collectorspanning toepast via de inductorkraan van de tank, shunt C3 de spanningsbron voor het signaal. Verder is de werking ervan vergelijkbaar met het shunt-gevoede circuit.

Het verschil komt wanneer de DC door een gedeelte van het tankcircuit stroomt. Hier worden de Q-factor en de stabiliteit van de oscillatorfrequentie lager dan bij een shunt-gevoed circuit.

Circuitdiagram van een in serie gevoede Hartley-oscillator

Hartley-oscillator met op-amp (operationele versterker)

Een groot voordeel van de op-amp is dat je de versterking van de oscillator individueel kunt aanpassen met behulp van een ingang en feedback-resto-oscillator's opstelling van de op-amp is in een inverterende modus. Daarom kunt u de winst uitdrukken met behulp van de vergelijking;

A =-Rf/R1

Waarbij;

-Rf = terugkoppelingsweerstand

R1 = ingangsweerstand

A =Winst

Een Hartley-oscillator die op-amp gebruikt

Bij inversies met transistoren zal de versterking iets groter of gelijk zijn aan de verhouding tussen L2 en L1. In de Op-amp-circuitversie, verhoogde frequentiestabiliteit omdat deze minimaal afhankelijk is van de tankcircuitelementen. Maar zowel de transistorversie als de op-amp-versie hebben vergelijkbare frequentievergelijkingen en werkingsprincipes.

Voor- en nadelen van Hartley-oscillator

De voordelen van een Hartley-oscillator zijn onder meer;

• Allereerst kun je een enkele spoel als autotransformator gebruiken in plaats van een grote transformator.
• Ten tweede heb je maar een paar componenten nodig, zoals twee vaste inductoren of een getapte spoel.
• Bovendien, als je de condensator vervangt door een kwartkristal, kun je een variatie van een kristaloscillator met vaste frequentie genereren.

Een kwart kristal

• Dan kunt u de uitgangsamplitude behouden binnen het vereiste vaste frequentiebereik.
• Ten slotte kun je de frequentie variëren met behulp van een variabele spoel of een enkele variabele condensator.

De nadelen zijn;

• Helaas kun je Hartley-oscillatoren niet gebruiken voor laagfrequente oscillaties.
• Bovendien heeft het harmonische vervormingen en is daarom niet geschikt voor toepassingen die zuivere sinusgolven nodig hebben. Gelukkig kun je de vervormingen verwijderen door een amplitude-stabilisatieschakeling toe te voegen.

Conclusie

Kort gezegd hebben Hartley-oscillators verschillende toepassingen, zoals het produceren van een sinusgolf met de gewenste frequentie. Niet alleen dat, maar ze hebben ook veel configuraties, zoals op een veldeffecttransistor (FET) versterker gebaseerd, serie- of shunt-gevoed, enz.

U kunt contact met ons opnemen voor meer kennis over Hartley-oscillatoren. Wij staan ​​tot uw dienst.