Хартлиев осцилатор: Какво е това? (Честота и верига)

Какво е Хартлиев осцилатор?

Хартлиев осцилатор (или RF осцилатор) е вид хармоничен осцилатор. Честотата на осцилацията на Хартлиев осцилатор се определя от LC осцилатор (т.е. контур, състоящ се от кондензатори и индуктивности). Хартлиевите осцилатори обикновено са настроени да генерират вълни в радиочестотния диапазон (което е причината те да са известни и като RF осцилатори).

Хартлиевите осцилатори бяха изобретени през 1915 година от американския инженер Ралф Хартли.

Отличителната черта на Хартлиевия осцилатор е, че настройвателният контур се състои от един кондензатор, паралелно свързан с две индуктивности в ред (или една тапирана индуктивност), а обратната връзка, необходима за осцилация, се взима от средната точка на двете индуктивности.

Електрическата схема на Хартлиев осцилатор е показана по-долу на фигура 1:

Тук RC е колекторния резистор, докато емитерния резистор RE формира стабилизиращата мрежа. Освен това резисторите R1 и R2 формират делителна мрежа за напрежението на транзистора в общ-емитерна CE конфигурация.

След това, кондензаторите Ci и Co са входни и изходни декуплингови кондензатори, докато емитерният кондензатор CE е обикалящ кондензатор, използван за обикаляне на усилени AC сигнали. Всички тези компоненти са идентични на тези, присъстващи в общ-емитерен усилвател, който е подхранван с делителна мрежа за напрежението.

Однако, фигура 1 показва още една група компоненти, а именно индуктивностите L1 и L2, и кондензатора C, които формират резервуарния контур (показан в червената рамка).

При включване на източника на напрежение, транзисторът започва да проводи, водейки до увеличаване на колекторния ток IC, който зарежда кондензатора C.

След придобиване на максималния възможен заряд, C започва да се разкаржа през индуктивностите L1 и L2. Тези цикли на зареждане и разкарждане водят до затихващи осцилации в резервуарния контур.

Осцилационният ток в резервуарния контур произвежда AC напрежение върху индуктивностите L1 и L2, които са фазово сместени с 180°, тъй като техните точки на контакт са заземени.

Освен това, от фигурата е очевидно, че изходът на усилвателя е приложен върху индуктивността L1, докато обратната връзка, взета от L2, се прилага към базата на транзистора.

Така може да се заключи, че изходът на усилвателя е в фаза с напрежението на резервуарния контур и връща загубената от него енергия, докато енергията, връщана към усилвателния контур, ще бъде фазово сместена с 180°.

Обратната връзка, която вече е фазово сместена с 180° спрямо транзистора, е предоставена от допълнително 180° фазово сместване, породено от действието на транзистора.

Затова сигналът, който се появява на изхода на транзистора, ще бъде усилeн и ще има общо фазово сместване от 360°.

В това състояние, ако направим приборния коефициент на усиление малко по-голям от коефициента на обратна връзка, даден от

(ако индуктивностите са намотани на едно и също ядро с M, указващо взаимната индуктивност)
тогава контурът генерира осцилатор, който може да бъде поддържан, като се поддържа приборния коефициент на усиление равен на коефициента на обратна връзка.

Това кара контура на фигура 1 да функционира като осцилатор, тъй като тогава удовлетворява и двете условия на критериите на Баркхаузен.

Честотата на такъв осцилатор се дава като