- Säiliöpiiri
- Transistoripohjainen
- Hartley-oskillaattoripiirin toiminta
- Op-Amp-pohjainen Hartley-oskillaattori
- Esimerkki Hartley-oskillaattorista
- Erot Hartley-oskillaattorin ja Colpitts-oskillaattorin välillä
- Hartley-oskillaattorin edut ja haitat
Yksinkertaisesti sanottuna oskillaattori on piiri, joka muuntaa tasavirran syöttölähteestä vaihtovirraksi kuormaksi. Oskillaattorijärjestelmä on rakennettu sekä aktiivisilla että passiivisilla komponenteilla, ja sitä käytetään tuottamaan sinimuotoisia tai muita toistuvia aaltomuotoja ulostulossa ilman ulkoisen tulosignaalin käyttöä. Keskustelimme muutamista oskillaattoreista aiemmissa opetusohjelmissamme:
- Colpitts-oskillaattori
- RC-vaihesiirtooskillaattori
- Wein-sillan oskillaattori
- Kvartsikideoskillaattori
- Vaihesiirtooskillaattoripiiri
- Jänniteohjattu oskillaattori (VCO)
Kaikissa radio-TV-lähettimissä tai -vastaanottimissa tai laboratoriolaitteissa on oskillaattori. Se on pääkomponentti kellosignaalin tuottamiseksi. Yksinkertainen oskillaattorisovellus näkyy hyvin yleisen laitteen, kuten kellon, sisällä. Kellot tuottavat oskillaattorin tuottamaan 1 Hz: n kellosignaalin.
Oskillaattorit luokitellaan sinimuotoiseksi oskillaattoriksi tai rentoutumisoskillaattoriksi lähtöaaltomuodon mukaan. Jos oskillaattori tuottaa sinimuotoisen aallon, jolla on tietty taajuus lähdön poikki, oskillaattoria kutsutaan sinimuotoiseksi oskillaattoriksi. Rentoutumisoskillaattorit tuottavat ei-sinimuotoisia aaltoja, kuten neliöaallon tai kolmion aallon tai minkä tahansa vastaavanlaisen aallon ulostulon poikki.
Muut kuin lähtösignaaliin perustuvat oskillaattoriluokitukset, oskillaattorit voidaan luokitella käyttämällä piirirakennetta, kuten negatiivinen vastusoskillaattori, takaisinkytkentäoskillaattori jne.
Hartley-oskillaattori on yksi LC tyyppi (Kela-Capacitor) palaute oskillaattori, joka on keksitty vuonna 1915 American insinööri Ralph Hartley. Tässä opetusohjelmassa keskustelemme Hartley-oskillaattorin rakentamisesta ja käytöstä.
Säiliöpiiri
Hartley-oskillaattori on LC-oskillaattori. LC-oskillaattori koostuu säiliöpiiristä, joka on olennainen osa vaaditun värähtelyn tuottamiseksi. Säiliöpiirissä käytetään kolmea komponenttia, kahta induktoria ja kondensaattoria. Kondensaattori on kytketty rinnakkain kahden sarjainduktorin kanssa. Alla on Harley-oskillaattorin kytkentäkaavio:
Miksi induktorin ja kondensaattorin yhdistelmää kutsutaan säiliöpiiriksi? Koska LC-piiri tallentaa värähtelyn taajuuden. Säiliöpiirissä kondensaattoria ja kahta sarjainduktoria ladataan ja puretaan toistensa toistuvasti, mikä tuottaa värähtelyn. Latauksen ja purkauksen ajoitus tai toisin sanoen kondensaattorin ja induktoreiden arvo on tärkein värähtelytaajuuden määräävä tekijä.
Transistoripohjainen
Yllä olevassa kuvassa on esitetty käytännöllinen Hartley-oskillaattoripiiri, jossa aktiivinen komponentti on PNP-transistori. Piirissä lähtöjännite ilmestyy keräimeen liitetyn säiliöpiirin yli. Takaisinkytkentäjännite on kuitenkin myös osa lähtöjännitettä, jota merkitään nimellä V1, joka esiintyy kelan L1 poikki.
Taajuus on suoraan verrannollinen suhde kondensaattorin ja induktorin arvot.
Hartley-oskillaattoripiirin toiminta
Hartley-oskillaattorin aktiivinen komponentti on transistori. Ominaisuuksien aktiivisen alueen DC-toimintapistettä ohjaavat vastukset R1, R2, RE ja kollektorin syöttöjännite VCC. Kondensaattori CB on estokondensaattori ja CE on pääsiäisen ohituskondensaattori.
Transistori on järjestetty yhteinen emitterin kokoonpano. Tässä kokoonpanossa transistorin tulo- ja lähtöjännitteellä on 180 asteen vaihesiirto. Piirissä lähtöjännitteellä V1 ja takaisinkytkentäjännitteellä V2 on 180 asteen vaihesiirto. Yhdistämällä nämä kaksi saadaan 360 asteen vaihesiirto, joka on välttämätön värähtelylle (kutsutaan Barkhausenin kriteeriksi).
Toinen olennainen asia värähtelyn aloittamiseksi piirin sisällä antamatta ulkoista signaalia on tuottaa kohinajännitettä piirin sisällä. Kun virta kytketään päälle, syntyy kohinajännite, jolla on laaja melupektri, ja sillä on taajuudella vaadittu jännitekomponentti oskillaattorille.
Piiri AC: n toimintaan eivät vaikuta resistanssi R1 ja R2 suurella vastusarvolla. Näitä kahta vastusta käytetään transistorin esijännittämiseen. Maadoitusta ja CE: tä käytetään kokonaispiirin immuniteettiin ja näitä kahta vastusta ja kondensaattoria käytetään emitterivastuksena ja emitterikondensaattorina.
AC-toimintaan vaikuttaa suurelta osin säiliöpiirin resonanssitaajuus. Värähtelytaajuus voidaan määrittää käyttämällä seuraavaa kaavaa:
F = 1 / 2π√L T C
Säiliöpiirin kokonaisinduktanssi on L T = L 1 + L 2
Op-Amp-pohjainen Hartley-oskillaattori
Yllä olevassa kuvassa op-amp-pohjainen Hartley-oskillaattori on esitetty, missä kondensaattori C1 on kytketty rinnakkain L1: n ja L2: n kanssa sarjana.
Op-vahvistin on kytketty käänteisessä kokoonpanossa, jossa vastus R1 ja R2 ovat takaisinkytkentävastus. Vahvistimen jännitevahvistus voidaan määrittää alla mainitulla kaavalla -
A = - (R2 / R1)
Takaisinkytkentäjännite ja lähtöjännite on merkitty myös yllä olevaan op-amp-pohjaiseen Hartley-oskillaattoripiiriin.
Värähtelyn taajuus voidaan laskea käyttämällä samaa kaavaa, jota käytetään transistoripohjaisessa Hartley-oskillaattoriosassa.
Hartleyn oskillaattori värähtelee yleensä RF-alueella. Taajuutta voidaan muuttaa muuttamalla induktorin tai kondensaattoreiden arvoa tai molempia. Vaihtelevan komponentin valitsemiseksi kondensaattorit valitaan induktoreiden yläpuolelle, koska niitä voidaan helposti muuttaa kuin induktoreita. Värähtelyn taajuutta voidaan muuttaa suhde 3: 1 tasaisille vaihteluille.
Esimerkki Hartley-oskillaattorista
Oletetaan, että Hartley-oskillaattori, jonka taajuus on vaihteleva, on 60–120 KHz, koostuu trimmerikondensaattorista (100 pF - 400 pF). Säiliöpiirissä on kaksi induktoria, joissa yhden induktorin arvo on 39uH. Joten toisen induktorin arvon löytämiseksi noudatamme seuraavaa menettelyä:
Hartley-oskillaattorin taajuus on
F = 1 / 2π√L T C
Tässä tilanteessa, jossa taajuus vaihtelee välillä 60 - 120 kHz, mikä on 1: 2-suhde. Taajuuden vaihtelu voidaan saada kelaparilla, koska kapasitanssi vaihtelee suhteessa 100pF: 400 pF, joka on suhde 1: 4.
Joten kun taajuus F on 60 kHz, kapasitanssi on 400 pF.
Nyt,
Joten kokonaiskapasitanssi on 17,6 mH ja toisen kelan arvo on
17,6 mH - 0,039 mH = 17,56 mH.
Erot Hartley-oskillaattorin ja Colpitts-oskillaattorin välillä
Colpitts-oskillaattori on hyvin samanlainen kuin Hartley-oskillaattori, mutta näiden kahden välillä on ero rakenteessa. Vaikka Hartley ja Colpitts, molemmilla oskillaattoreilla on kolme komponenttia säiliöpiirissä, Colpitts-oskillaattori käyttää yhtä induktoria rinnakkain kahden sarjaan kytketyn kondensaattorin kanssa, kun taas Hartley-oskillaattori käyttää täsmälleen päinvastaista, yhtä kondensaattoria rinnakkain kahden induktorin kanssa sarjassa.
Hartley-oskillaattorin edut ja haitat
Edut:
1.ulostulon amplitudi ei ole verrannollinen muuttuvaan taajuusalueeseen ja amplitudi pysyy lähellä vakiota.
2. taajuus on helposti hallittavissa trimmerillä kiinteän kondensaattorin sijaan säiliöpiirissä.
3. soveltuu hyvin radiotaajuussovelluksiin vakaan radiotaajuuden tuottamisen vuoksi.
Haitat
1.Hartley-oskillaattori tuottaa vääristyneen siniaallon eikä sovellu puhtaaseen siniaaltoon liittyviin operaatioihin. Tärkein syy tähän haittapuoleen on tuotoksen läpi indusoitunut suuri harmonisten yliaaltojen määrä.
2. matalalla taajuudella induktorin arvo kasvaa suureksi.
Hartley-oskillaattoripiiriä käytetään pääasiassa siniaallon tuottamiseen erilaisissa laitteissa, kuten radiolähettimessä ja vastaanottimissa.