Осцилляторы Хартли — лучший выбор для поддержания постоянной амплитуды

Электронные генераторы представляют собой электронные схемы, которые преобразуют мощность постоянного тока в сигнал переменного тока. В зависимости от типа частотно-избирательного фильтра их можно сгруппировать в RC-генераторы или LC-генераторы.

Одним из наиболее распространенных генераторов, которые вы найдете в радиоприемниках или в качестве РЧ-генераторов, являются генераторы Хартли. Это усовершенствование осциллятора Армстронга, и его легко настроить. Сегодня мы углубимся в его работу, настройки и т. Д. По мере продвижения по статье.

Электронный осциллятор

Что такое осцилляторы Хартли?

Осциллятор Хартли, изобретение Ральфа Хартли в 1915 году, представляет собой разновидность гармонического осциллятора. LC-генератор (схема с катушками индуктивности и конденсаторами) определяет частоту своих колебаний. Вы можете настроить их для генерации волн в радиочастотном диапазоне, поэтому они называются РЧ-генераторами. РЧ-диапазон синусоидального сигнала начинается от 30 кГц до 30 МГц.

Простой осциллятор Хартли

Особенность, которая отличает настроенную схему генератора, имеющую один конденсатор в параллельном соединении с двумя катушками индуктивности с одинарными отводами. Более того, он принимает сигнал обратной связи, необходимый для генерации, от центрального соединения катушки индуктивности.

Принцип работы и схема генератора Хартли

Генератор Хартли имеет несколько компонентов схемы, как показано на схеме, с разными функциями.

Схема генератора Хартли

R1, R2 и RE обеспечивают необходимое смещение цепи, а C2 и C1 выполняют роль разделительных конденсаторов.

Затем радиочастотная дроссельная катушка (РЧД) отдельно поддерживает условия постоянного и переменного тока в цепи. Это потому, что он показывает почти нулевое реактивное сопротивление в условиях постоянного тока, поэтому не вызывает сбоев в работе конденсаторов постоянного тока. Кроме того, реактивное сопротивление RFC в высокочастотных приложениях велико, поэтому вы можете считать его разомкнутым.

В схеме также имеется транзисторный усилитель, обеспечивающий фазовый сдвиг на 180°. L1, L2 и C, компоненты контура бака, генерируют частоту колебаний.

Теперь о принципе работы;

• Если вы приложите к цепи напряжение питания постоянного тока (VCC), ток коллектора транзистора увеличится. Это начнет заряжать конденсатор в цепи бака.
• После полной зарядки конденсатор начнет разряжаться через катушки индуктивности L2 и L1.
• Когда конденсатор разряжается, индуктор начинает заряжаться.

(катушки индуктивности)

Примечание;

Конденсатор накапливает заряд в электрическом поле, а катушка индуктивности — в виде магнитное поле <эм>. Следовательно, когда конденсатор полностью разряжается, катушка индуктивности автоматически начинает заряжаться, и наоборот.

• Непрерывная разрядка и зарядка приводят к синусоидальным колебаниям на выходе. А так как наша амплитуда тоже постепенно уменьшается, у нас в основном будут затухающие колебания в выходном сигнале. Уменьшение амплитуды связано с внутренним сопротивлением индуктора, что приводит к тепловым потерям в цепи (I ² Р).
• Более того, накопительная цепь обеспечивает фазовый сдвиг на 180° между точками B и A. Однако точка C остается заземленной. Таким образом, когда b отрицательно, a будет положительным.
• Чтобы поддерживать наши колебания в течение длительного времени, нам нужно усилить наши затухающие синусоидальные колебания. Итак, мы предоставим выход накопительной схемы в качестве входа для транзистора с конфигурацией с общим эмиттером. Там транзистор будет усиливать синусоидальный сигнал.
• Далее взаимная индуктивность между катушками индуктивности L1 и L2 получает сигнал/энергию обратной связи.
• После этого конденсатор в цепях бака производит синусоидальные колебания после получения зарядной энергии от транзисторов с усиленным выходом.
• С другой стороны, усиленная мощность компенсирует тепловые потери контура бака. Таким образом, накопительная схема обеспечивает постоянную выходную амплитуду в рабочем диапазоне частот вместо уменьшения амплитуды.

Частота колебаний осциллятора Хартли

Вы можете рассчитать частоту колебаний, которые производит колебательный контур, аналогично любому параллельному резонансному контуру. Для этого воспользуемся формулой;

C - емкость C1 в цепи бака.

В генераторах Хартли мы используем две катушки индуктивности в цепи бака. Итак, наша эквивалентная индуктивность будет;

Л _экв. =Л ₁ + L ₂

Мы также должны учитывать взаимную индуктивность между катушками при нахождении эквивалентной индуктивности. Это будет;

Л _экв. =Л ₁ + L ₂ + 2 млн

Наконец, мы сопоставим частоту колебаний как;

Осциллятор Хартли в различных конфигурациях

Осциллятор Хартли с параллельным питанием

Генератор Хартли с шунтирующим питанием использует схему с общим эмиттером.

Генератор Хартли с параллельным питанием

При использовании одного напряжения питания резисторы делителя напряжения R_B и R1 обеспечивают фиксированное смещение.

C1 обходит R_E эмиттер-шунтирующий резистор, стабилизирующий температуру.

Затем катушка индуктивности L3 шунтирует коллектор, поскольку C3 функционирует как разделительный конденсатор и блокирует постоянный ток. Блокировка и соединение предотвращают короткое замыкание коллектора.

Аналогичным образом, C2 является конденсатором связи, блокирующим базу, который обеспечивает отсутствие короткого замыкания между базой и землей.

Работа генератора Хартли с параллельным питанием

После того, как схема с шунтирующим питанием получит некоторую энергию, R1 и R_B определить первоначальный уклон. В то же время обратная связь от коллектора к базе через L2 и L1 создает колебание.

Примечание;

Путь переменного тока существует от эмиттера через L2 и C2 к базе. Путь аналогичен пути через L1 и C3 к коллектору.

Дегенеративное смещение развивает поперечное RE во время осцилляции (и правильное значение C1).

Значения элементов с шунтом определяют следующее:

1. Р_Б а значения R1 обеспечивают смещение класса C для легкого запуска.
2. Значения C1 и RE предназначены для стабилизации температуры.
3. Наконец, значения смещения класса C или B определяют требуемую эффективность работы.

Наконец, выход может поступать от катушки индуктивности к резервуару или от конденсатора к коллектору.

Осциллятор Хартли с последовательным питанием

В нашей второй конфигурации, генераторе Хартли с последовательным питанием, базовая схема также стабилизирована эмиттером и смещена делителем напряжения. Когда вы подаете напряжение коллектора через отвод катушки индуктивности резервуара, C3 шунтирует источник напряжения для сигнала. Далее его работа аналогична схеме с шунтирующим питанием.

Разница возникает, когда постоянный ток протекает через участок контура бака. Здесь добротность и стабильность частоты генератора становятся ниже, чем в схеме с параллельным питанием.

Схема генератора Хартли с последовательным питанием

Генератор Хартли с использованием операционного усилителя (операционного усилителя)

Одним из основных преимуществ операционного усилителя является то, что вы можете индивидуально регулировать коэффициент усиления генератора, используя схему входного и обратного резистора генератора операционного усилителя в инвертирующем режиме. Таким образом, вы можете выразить выигрыш с помощью уравнения;

A =-Rf/R1

При этом

-Rf = резистор обратной связи

R1 = входной резистор

А =усиление

Генератор Хартли на операционном усилителе

В инверторах с транзисторами коэффициент усиления будет немного больше или равен соотношению L2 и L1. В варианте схемы на ОУ повышена стабильность частоты, так как она минимально зависит от элементов схемы бака. Но и версия транзистора, и версия операционного усилителя имеют схожие частотные уравнения и принципы работы.

Преимущества и недостатки осциллятора Хартли

Плюсы осциллятора Хартли включают:

• Во-первых, вы можете использовать одну катушку в качестве автотрансформатора вместо большого трансформатора.
• Во-вторых, вам понадобится всего несколько компонентов, например два фиксированных индуктора или катушка с ответвлениями.
• Кроме того, если вы замените конденсатор кварцевым кристаллом, вы можете создать разновидность кварцевого генератора с фиксированной частотой.

Квартовый кристалл

• Тогда вы сможете поддерживать выходную амплитуду в требуемом фиксированном диапазоне частот.
• Наконец, вы можете изменять частоту с помощью переменной катушки индуктивности или одного переменного конденсатора.

Минусы;

• К сожалению, вы не можете использовать генераторы Хартли для низкочастотных колебаний.
• Кроме того, он имеет гармонические искажения, поэтому не подходит для приложений, требующих чистых синусоидальных волн. К счастью, вы можете устранить искажения, добавив схему стабилизации амплитуды.

Заключение

Вкратце, генераторы Хартли имеют различные применения, например, для создания синусоидальной волны желаемой частоты. Мало того, они также имеют множество конфигураций, таких как усилитель на основе полевого транзистора (FET), последовательное или параллельное питание и т. д.

Вы можете обратиться к нам за дополнительной информацией об осцилляторах Хартли. Мы к вашим услугам.