Hartley osilatör

Basit bir ifadeyle osilatör, DC gücünü besleme kaynağından AC gücüne, Yüke dönüştüren bir devredir. Osilatör sistemi hem aktif hem de pasif bileşenler kullanılarak oluşturulmuştur ve herhangi bir harici giriş sinyali uygulaması olmadan çıkışta sinüzoidal veya diğer tekrarlayan dalga formlarının üretimi için kullanılır. Önceki eğitimlerimizde birkaç osilatörden bahsettik:

• Colpitts Osilatör
• RC Faz Kaymalı Osilatör
• Wein Bridge Osilatörü
• Kuvars Kristal Osilatör
• Faz Kaydırma Osilatör Devresi
• Gerilim Kontrollü Osilatör (VCO)

Her türlü radyo-TV vericisi veya alıcısı veya herhangi bir laboratuvar test cihazı osilatöre sahiptir. Bu saat sinyali üretmek için başlıca bileşenidir. Saat gibi çok yaygın bir cihazın içinde basit bir osilatör uygulaması görülebilir. Saatler, 1 Hz saat sinyali üretmek için bir osilatör kullanır.

Osilatörler, çıkış dalga biçimine bağlı olarak sinüzoidal osilatör veya gevşeme osilatörü olarak sınıflandırılır. Bir osilatör, çıkış boyunca belirli bir frekansa sahip sinüzoidal bir dalga üretirse, osilatöre sinüzoidal osilatör denir. Gevşeme osilatörleri, kare dalga veya üçgen dalga gibi sinüzoidal olmayan dalgalar veya çıktı boyunca herhangi bir benzer dalga türü sağlar.

Osilatörler, çıkış sinyaline dayalı osilatör sınıflandırmaları dışında, negatif Direnç osilatörü, geri besleme osilatörü vb. Devre yapısı kullanılarak sınıflandırılabilir.

Hartley osilatör Amerikan mühendis Ralph Hartley tarafından 1915 yılında icat edilmiştir LC tipi (Endüktör-Kondansatör) geri besleme osilatör biridir. Bu eğitimde Hartley osilatörünün yapımı ve uygulaması hakkında tartışacağız.

Tank Devresi

Hartley osilatörü bir LC osilatörüdür. Bir LC osilatörü, gerekli salınımı üretmek için önemli bir parça olan bir tank devresinden oluşur. Tank devresi üç bileşen, iki indüktör ve bir kapasitör kullanıyor. Kondansatör, iki seri indüktöre paralel olarak bağlanır. Harley Osilatörün devre şeması aşağıdadır:

Neden indüktör-kapasitör kombinasyonu tank devresi olarak adlandırılıyor? Çünkü LC devresi salınımın frekansını depolar. Tank devresinde, kondansatör ve iki seri indüktör, bir salınım üreten, birbirleri tarafından tekrar tekrar şarj edilip boşaltılır. Şarj ve deşarj zamanlaması veya başka bir deyişle, kapasitör ve indüktörlerin değeri, salınım frekansı için ana belirleyici faktördür.

Transistör tabanlı

Yukarıdaki görüntüde, aktif bir bileşenin PNP transistörü olduğu pratik bir Hartley osilatör devresi gösterilmektedir. Devrede çıkış voltajı, kollektöre bağlı olan tank devresi boyunca görünür. Bununla birlikte, geri besleme voltajı aynı zamanda, Endüktör L1 boyunca görünen, V1 olarak belirtilen çıkış voltajının bir parçasıdır.

Frekans kapasitör ve endüktör değerlerinin oranı ile doğru orantılıdır.

Hartley Osilatör Devresinin Çalışması

Hartley Osilatörünün aktif bileşeni transistördür. Karakteristiklerin aktif bölgesindeki DC çalışma noktası, dirençler R1, R2, RE ve kolektör besleme gerilimi VCC tarafından yönetilir. CB kapasitör, engelleme kapasitördür ve CE, Paskalya baypas kapasitördür.

Transistör Emiteri ortak yapılandırılmış. Bu konfigürasyonda, transistör giriş ve çıkış voltajı 180 derecelik bir faz kaymasına sahiptir. Devrede, çıkış voltajı V1 ve geri besleme voltajı V2 180 derecelik faz kaymasına sahiptir. Bu ikisini birleştirerek, salınım için gerekli olan (Barkhausen kriteri olarak anılır) toplam 360 derecelik bir faz kayması elde ederiz.

Devre içindeki salınımı harici bir sinyal uygulamadan başlatmak için bir diğer önemli şey, devre içinde gürültü voltajı üretmektir. Güç açıldığında geniş bir gürültü spektrumuna sahip bir gürültü voltajı üretilir ve osilatör için gerekli frekansta gerekli voltaj bileşenine sahiptir.

Devrenin AC çalışması, büyük bir direnç değeri için R1 ve R2 direncinden etkilenmez. Bu iki direnç, transistörün ön gerilimini sağlamak için kullanılır. Toprak ve CE, genel devrenin bağışıklığı için kullanılmaktadır ve bu iki direnç ve kondansatör, emitör direnci ve verici kondansatörü olarak kullanılmaktadır.

AC çalışması, büyük ölçüde tank devresinin rezonans frekansından etkilenir. Salınımın frekansı aşağıdaki formül kullanılarak belirlenebilir:

F = 1 / 2π√L _T C

Tank devresinin toplam endüktansı L _T = L ₁ + L _2'dir.

Op-Amp Tabanlı Hartley Osilatör

Yukarıdaki görüntüde, op-amp tabanlı Hartley osilatörü, C1 kapasitörünün seri olarak L1 ve L2'ye paralel olarak bağlandığı gösterilmiştir.

Op-amp, R1 ve R2 direncinin geri besleme direnci olduğu bir ters yapılandırmada bağlanmıştır. Amplifikatör voltaj kazancı, aşağıda belirtilen formülle belirlenebilir -

A = - (R2 / R1)

Geri besleme voltajı ve çıkış voltajı da yukarıdaki op-amp tabanlı Hartley osilatör devresinde belirtilmiştir.

Salınımın frekansı, transistör bazlı Hartley osilatör bölümünde kullanılan formül kullanılarak hesaplanabilir.

Hartley osilatörü genellikle RF aralığında salınır. Frekans, indüktör veya kapasitörlerin veya her ikisinin değeri değiştirilerek değiştirilebilir. Değişken bir bileşenin seçimi için, kondansatörler, indüktörlerden kolayca değiştirilebildikleri için indüktörlerin üzerinde seçilir. Yumuşak değişimler için salınım frekansı 3: 1 oranında değiştirilebilir.

Hartley Osilatör Örneği

60-120 KHz değişken frekanslı bir Hartley osilatörünün bir düzeltici kapasitörden (100 pF ila 400 pF) oluştuğunu varsayalım. Tank devresinde, bir indüktörün değerinin 39uH olduğu iki indüktörü vardır. Bu yüzden diğer indüktörün değerini bulmak için aşağıdaki prosedürü takip edeceğiz:

Hartley osilatörünün frekansı…

F = 1 / 2π√L _T C

Frekansın 1: 2 oranı olan 60 ila 120 kHz arasında değiştiği bu durumda. Kapasitans, 1: 4 oranı olan 100pF: 400 pF oranında değiştiğinden, frekansın değişimi bir çift bobin ile elde edilebilir.

Yani, F frekansı 60 kHz olduğunda, kapasitans 400 pF'dir.

Şimdi,

Yani, toplam kapasitans 17,6 mH ve diğer İndüktörün değeri

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

Hartley Osilatör ve Colpitts Osilatör arasındaki farklar

Colpitts osilatörü, Hartley osilatörüne çok benzer, ancak bu ikisi arasında yapı farkı vardır. Hartley ve Colpitts, her iki osilatörün de tank devresinde üç bileşeni olmasına rağmen, Colpitts osilatörü seri olarak iki kapasitörle paralel olarak tek bir indüktör kullanırken, Hartley osilatörü tam tersi, bir tek kapasitör seri halinde iki indüktör ile paralel olarak kullanır.

Hartley Osilatörünün Avantaj ve Dezavantajları

Avantajlar:

1. Çıkış genliği, değişken frekans aralığı ile orantılı değildir ve genlik neredeyse sabit kalır.

2. Frekans, tank devresinde sabit kondansatör yerine bir düzeltici kullanılarak kolayca kontrol edilebilir.

3. Kararlı RF frekansı üretimi nedeniyle RF aralığı uygulamaları için çok uygundur.

Dezavantajları

1. Hartley Osilatörü, bozuk bir sinüs dalgası sağlar ve saf sinüs dalgasıyla ilgili işlemler için uygun değildir. Bu dezavantajın ana nedeni, çıktı boyunca indüklenen yüksek miktarda harmoniktir.

2. Düşük frekansta Endüktör değeri büyür.

Hartley Osilatör Devresi, esas olarak Radyo vericisi ve alıcıları gibi çeşitli cihazlarda sinüs dalgası oluşturmak için kullanılır.