Хартли осцилатор

У Хартли осцилатору подешено LC (резонантно коло) коло је повезано између електроде и основе појачавача транзистора. Што се тиче напона осцилатора, предајник је повезан са тачком на подешеном калему кола. Повраћај подешеног резервоара кола је преузет из централне тачке индуктора намотаја, или чак два одвојена калема у серијама, које се паралелне са промјенљивим кондензатором C, као што је на горњој слици приказано.

Главни недостаци кола LC осцилатора су ти што немају средства за контролу амплитуде осцилација и, такође, врло је тешко подесити осцилатор на потребну фреквенцију. Ако је кумулативна електромагнетна спојница између L1 и L2 превише мала, онда неће бити довољно повратних информација, и осцилације би, на крају, спале на нулу. На исти начин, да је повратна информација превише јака, осцилације би наставиле да се повећавају у амплитуди све док их не ограниче услови кола производећи дисторзију сигнала. I тако постаје врло тешко „подесити“ осцилатор.

Ипак, могуће је вратити тачно одговарајућу количину напона за константне осцилације амплитуда. Ако вратимо више него што је потребно, амплитуда осцилација може бити контролисана помичући појачало тако да, уколико осцилације порасту у амплитуди, преднапон је повећан и појачање појачала је смањено. Уколико се амплитуда осцилација смањи, преднапон се смањује, а појачање се повећава, повећавајући тако повраћај. На овај начин, амплитуда осцилација се одржава сталном, користећи процес познат као аутоматски базно бајас (енгл. Automatic Base Bias).

Велика предност аутоматског базног бајаса у осцилатору контролисаног напона је та што се осцилатор може направити ефикаснијим обезбјеђујући преднапон класе Б, а чак и преднапон класе C стања транзистора. Предност је и у томе што струјни колектор само током једног дијела круга има осцилације, мирни струјни колектор је веома мали. Онда „самоподешавајућа“ основна кола осцилатора образују један од најчешћих типова LC (резонантно коло) паралелно резонантно коло повратне конфигурације осцилатора назван коло Хартли осцилатора.

Подешено коло Хартли осцилатора

У Хартли осцилатору подешено LC (резонантно коло) коло је повезано између електроде и основе појачавача транзистора. Што се тиче напона осцилатора, предајник је повезан са тачком на подешеном калему кола. Повраћај подешеног резервоара кола је преузет из централне тачке индуктора намотаја, или чак два одвојена калема у серијама, које се паралелне са промјенљивим кондезатором C, као што је на горњој слици приказано.

Основно коло Хартли осцилатора

Основно коло Хартли осцилатора

Шематски дијаграм

Када коло осцилује, напон у тачки X (електрода), у односу на тачку Y (предајник), је 180° ван фазе са напоном у тачки Z (база) у односу на тачку Y. На фреквенцији осциловања, импеданса носивости колектора је отпорна и повећање напона у бази проузрокује пад напона на колектору. Затим, ту је промјена фазе за 180° у напону између базе и колектора и то заједно са оригиналном промјеном фазе од 180° у повратној спрези даје исправан однос фазе позитивне повратне информације за осцилације које ће се одржавати.

Износ повраћаја зависи од положаја “тачака рачвања” индуктора. Ако је ово помјерено ближе колектору количина повраћаја се повећава, али излаз између колектора и земље се смањује и обрнуто. Отпорници R1 и R2 пружају уобичајене стабилизације преднапона једносмјерне (DC) струје за транзистор на уобичајен начин, док кондезатори дјелују као DC блокирајући кондезатори.

У приказаном колу Хартли осцилатора, DC колекторска струја тече кроз дио калема и из тог разлога за коло се каже да је “напојено у серијама”, са фреквенцијом Хартли осцилатора која је дата као:

$f={1 \over 2\pi {\sqrt {L_{T}C}}}\,$

гдје је: $L_{T}=L_{1}+L_{2}+2M\,$

Напомена: LT је укупна кумулативно здружена индуктивност, ако су коришћена два одвојена калема, укључујући њихову међусобну индуктивност M.

Фреквенција осциловања се може подесити промјеном “подешавања” кондезатора C, или мијењањем положаја гвожђа прашине језгра унутар калема (индуктивно подешавање) што даје излаз у широком опсегу фреквенција чинећи га на тај начин врло лаким за подешавање. Такође, Хартли осцилатор производи излазну амплитуду која је константна у цијелом фреквентном опсегу.

Као што је и Хартли осцилатор (изнад) напојен серијама, тако је могуће и повезати подешено коло резервоара преко појачавача као шант – напојен осцилатор као што је приказано у наставку.

Коло Хартли осцилатора са шантом

У шантом напојеном Хартли осцилатору и наизмјеничне (AC) и једносмјерне (DC) компоненте колекторске струје имају одвојене путање око кола. Како је компонента DC струје блокирана кондезатором C2, струја не тече кроз индуктивни калем L, и мање енергије је утрошено у подешеном колу. Радио фреквенција навоја (RFC), L2 је радио фреквенција пригушивача који има високе реактансе на фреквенцији осциловања, тако да већина радио фреквенција струје је примијењена на LC подешавање кола резервоара преко кондезатора, C2 као компонента DC струје која пролази кроз L2 напајање. Отпорник може да се користи мјесто RFC калема L и L2, али ефикасност ће бити мања.

Хартли осцилатор у коришћењу ОП-а

Као и коришћење биполарног спојног транзистора (BJT) као појачавача активне фазе Хартли осцилатора, можемо такође користити или транзистор са ефектом поља (FET) или операциони појачавач (ОП). Рад ОП-а Хартли осцилатора је потпуно исти као и за верзију транзистора са фреквенцијом рада која се израчунава на исти начин. Размотримо следеће коло:

ОП коло Хартли осцилатора

ОП коло Хатли осцилатора са шантом

Предност изградње Хартли осцилатора користећи операциони појачавач као његову активну фазу је што повећање појачања може се врло лако подесити користећи повратне отпорнике R1 и R2. Као и код осцилатора транзистора горе поменутог, повећање кола мора бити такође једнако или мало веће од односа L1/L2. Ако су два индуктивна калема намотана на заједничком језгру и ако постоји узајамна индуктивност M, онда однос постаје (L1 + M) / (L2 + M).

Резиме Хартли осцилатора

Хартли осцилатор се састоји од паралелног LC rezonantnog rezervoara kola čija je povratna veza ostvarena putem induktivne pregrade. Kao i većina kola oscilatora, Hartli oscilator postoji u više oblika, sa najčešćim oblikom poput kola tranzistora gore pomenutog sa kolom podešenog rezervoara koji ima kalem tako namješten da snabdjeva dio izlaznog signala nazad do predajnika tranzistora. Kako je izlaz predajnika tranzistora uvijek u „u fazi“ sa izlazom na kolektor, ovaj povratni signal je pozitivan. Frekvencija oscilovanja koja je napon sinusoidalnog oblika je određena rezonantnom frekvencijom rezervoara kola.

Literatura

• Oscillation Generator, 1. 6. 1915 
• Langford-Smith, F. (1952), Radiotron Designer's Handbook (4th изд.), Sydney, Australia: Amalgated Wireless Valve Company Pty., Ltd. 
• Record, F. A.; Stiles, J. L. (jun 1943), „An Analytical Demonstration of Hartley Oscillator Action”, Proceedings of the IRE, 31 (6), ISSN 0096-8390 
• Rohde, Ulrich L.; Poddar, Ajay K.; Böck, Georg (maj 2005), The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications: Theory and Optimization, New York, NY: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-72342-4 
• Vendelin, George; Pavio, Anthony M.; Rohde, Ulrich L. (maj 2005), Microwave Circuit Design Using Linear and Nonlinear Techniques, New York, NY: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-41479-7