Hartley Oscillator: Hvad er det? (Frekvens og kredsløb)

Hvad er en Hartley Oscillator?

En Hartley Oscillator (eller RF oscillator) er en type harmonisk oscillator. Frekvensen for en Hartley Oscillator fastlægges af en LC oscillator (dvs. et kredsløb bestående af kapacitorer og induktanser). Hartley oscillators er typisk justeret til at producere bølger i radiobåndet (derfor kaldes de også RF oscillators).

Hartley Oscillators blev opfundet i 1915 af den amerikanske ingeniør Ralph Hartley.

Den karakteristiske egenskab ved en Hartley oscillator er, at det justeringskredsløb består af en enkelt kapacitor parallel med to induktanser i serie (eller en enkelt tapped induktans), og feedbacksignalet, der kræves for oscillasjon, hentes fra midterforbindelsen mellem de to induktanser.

Et kredsløbsdiagram for en Hartley Oscillator vises nedenfor i figur 1:

Her er RC kollektorresistoren, mens emitterresistoren RE danner stabiliseringsnetværket. Yderligere dannes resistorerne R1 og R2 spændingsdividerernetværket for transistoren i common-emitter CE konfiguration.

Dernæst er kapacitorerne Ci og Co input- og outputdekoblingskapacitorer, mens emitterkapacitoren CE er bypasskapacitoren, der bruges til at bypassere de forstærkede AC signaler. Alle disse komponenter er identiske med dem, der findes i en common-emitter forstærker, der er justeret ved hjælp af et spændingsdividerernetværk.

Figure 1 viser dog endnu et sæt komponenter, nemlig induktanserne L1 og L2, og kapacitoren C, der danner tankkredsløbet (vist i den røde område).

Når strømforsyningen tændes, begynder transistoren at lede, hvilket fører til en stigning i kollektorstrømmen, IC, som oplader kapacitoren C.

Når C har opnået den maksimale opladning, begynder den at aflade gennem induktanserne L1 og L2. Disse opladnings- og afladningscykluser resulterer i dæmpede oscillasjoner i tankkredsløbet.

Oscillasjonsstrømmen i tankkredsløbet producerer en AC-spænding over induktanserne L1 og L2, som er udfaset med 180o, da deres kontaktsteder er jordet.

Yderligere ses det af figuren, at forstærkerens output anvendes over induktansen L1, mens feedback-spændingen, der hentes over L2, anvendes på basen af transistor.

Man kan derfor konkludere, at forstærkerens output er i fase med tankkredsløbets spænding og leverer tilbage den energi, der er tabt, mens den energi, der feedes tilbage til forstærkerkredsløbet, vil være udfaset med 180o.

Feedbackspændingen, som allerede er 180o udfaset i forhold til transistor, gives yderligere 180o faseskift på grund af transistorhandlingen.

Derfor vil signalet, der fremkommer ved transistorens output, blive forstærket og have et nettofaseskift på 360o.

I dette tilstand, hvis man gør kredsløbets gain lidt større end feedbackforholdet givet af

(hvis spolerne er vindet på samme kerne med M, der angiver mutual inductance)
så genererer kredsløbet en oscillator, der kan vedligeholdes ved at opretholde kredsløbets gain lig med feedbackforholdet.

Dette får kredsløbet i figur 1 til at fungere som en oscillator, da det så opfylder både betingelserne i Barkhausens kriterier.

Frekvensen for en sådan oscillator er givet som

Hvor,

Hartley oscillators findes i mange forskellige konfigurationer, herunder series- eller shunt-fed, common-emitter eller common-base konfigureret, og BJT (Bipolar Junction Transistor) eller FET