Hartley Oscilátor: Co to je? (Frekvence a obvod)

Co je Hartleyův oscilátor?

Hartleyův oscilátor (nebo RF oscilátor) je typ harmonického oscilátoru. Frekvence oscilace pro Hartleyův oscilátor je určena LC oscilátorem (tj. obvodem sestávajícím z kapacit a civek). Hartleyovy oscilátory jsou obvykle nastaveny na vytváření vln v pásmu rádiových frekvencí (proto se jim také říká RF oscilátory).

Hartleyovy oscilátory byly vynalezeny v roce 1915 americkým inženýrem Ralphem Hartleym.

Rozlišující rys Hartleyova oscilátoru spočívá v tom, že čidlo pro ladění se skládá ze samostatné kapacity paralelně s dvěma civeky v sérii (nebo jedné civeky s odvětvím), a signál zpětné vazby potřebný pro oscilaci je odebrán z centrálního spojení mezi dvěma civekami.

Schéma obvodu Hartleyova oscilátoru je znázorněno níže na obrázku 1:

Zde je RC sběrný odpor, zatímco emisní odpor RE tvoří stabilizační síť. Dále odpor R1 a R2 tvoří dělicí napěťovou síť pro tranzistor v konfiguraci společné emise CE.

Následně jsou kapacity Ci a Co vstupní a výstupní dekuplační kapacity, zatímco emisní kapacita CE je bypass kapacita používaná k obejití zesílených AC signálů. Všechny tyto komponenty jsou identické s těmi, které jsou přítomny v společném emisním zesilovači, který je napájen pomocí dělicí napěťové sítě.

Obrázek 1 však ukazuje i další sadu komponent, a to civeky L1 a L2, a kapacitu C, které tvoří rezonanční obvod (zobrazen v červeném rámečku).

Po zapnutí napájecího zdroje začíná tranzistor vodiť, což vede k zvýšení sběrného proudu IC, který nabije kapacitu C.

Po dosažení maximální možné nabídky začíná C vybíjet přes civeky L1 a L2. Tyto cykly nabíjení a vybíjení vedou k tlumeným oscilacím v rezonančním obvodu.

Oscilační proud v rezonančním obvodu vytváří AC napětí přes civeky L1 a L2, které jsou mimo fázi o 180°, protože jejich bod kontaktu je zeměn.

Dále je z obrázku zřejmé, že výstup zesilovače je aplikován přes civek L1, zatímco zpětné napětí získané z L2 je aplikováno na bázi tranzistoru.

Tedy lze zavést, že výstup zesilovače je ve fázi s napětím rezonančního obvodu a dodává zpět energii, kterou ztratil, zatímco energie zpětně podávaná do obvodu zesilovače bude mimo fázi o 180°.

Zpětné napětí, které je již 180° mimo fázi s tranzistorem, je poskytnuto dodatečnou fázovou změnou 180° díky působení tranzistoru.

Proto signál, který se objeví na výstupu tranzistoru, bude zesílen a bude mít celkovou fázovou změnu 360°.

V tomto stavu, pokud se získá mírně větší zisk obvodu než zpětné poměr daný

(pokud jsou cívky namotány na stejném jádru s M označující mutuální indukci)
pak obvod generuje oscilátor, který lze udržet zachováním zisku obvodu rovným zpětnému poměru.

To způsobí, že obvod na obrázku 1 funguje jako oscilátor, protože splňuje oba kritéria Barkhausena.

Frekvence takového oscilátoru je dána jako

Kde,