Oscillator-e Hartley: Che kari ast? (Barghz And Circuit)

چه چیزی است اسیلاتور هارتلی

اسیلاتور هارتلی (یا اسیلاتور RF) نوعی از اسیلاتور هارمونیک است. فرکانس اسیلاتوری برای اسیلاتور هارتلی توسط یک مدار LC (یعنی مدار شامل خازن‌ها و القایی‌ها) تعیین می‌شود. اسیلاتورهای هارتلی معمولاً تنظیم شده‌اند تا موج‌هایی در باند فرکانس رادیویی (به همین دلیل نیز به آنها اسیلاتورهای RF گفته می‌شود) تولید کنند.

اسیلاتورهای هارتلی در سال ۱۹۱۵ توسط مهندس آمریکایی رالف هارتلی اختراع شدند.

ویژگی متمایز اسیلاتور هارتلی این است که مدار تنظیم شامل یک خازن موازی با دو القایی سری (یا یک القایی لمس شده) است و سیگنال بازخورد مورد نیاز برای اسیلاتوری از اتصال میانی دو القایی گرفته می‌شود.

یک نمودار مداری برای اسیلاتور هارتلی در شکل ۱ زیر نشان داده شده است:

در اینجا RC مقاومت جامع است در حالی که مقاومت اندازه‌گیری E R شبکه پایدارساز را تشکیل می‌دهد. همچنین مقاومت‌های R1 و R2 شبکه تقسیم ولتاژ برای ترانزیستور در کنفیگوراسیون CE (جامع-اندازه‌گیر) را تشکیل می‌دهند.

بعداً، خازن‌های Ci و Co خازن‌های جداگانه ورودی و خروجی هستند در حالی که خازن اندازه‌گیری CE خازن دور زدن است که برای دور زدن سیگنال‌های AC تقویت شده استفاده می‌شود. تمام این مولفه‌ها مشابه آنچه در یک تقویت‌کننده جامع-اندازه‌گیر وجود دارد که با استفاده از یک شبکه تقسیم ولتاژ بایاس شده است.

با این حال، شکل ۱ نشان‌دهنده یک مجموعه دیگر از مولفه‌ها مانند القایی‌های L1 و L2, و خازن C که مدار ذخیره‌ساز (در قفسه قرمز نشان داده شده) را تشکیل می‌دهند.

در صورت روشن شدن منبع تغذیه، ترانزیستور شروع به رسانایی می‌کند، که منجر به افزایش جریان جامع IC می‌شود که خازن C را شارژ می‌کند.

پس از به دست آوردن حداکثر شارژ ممکن، C شروع به تخلیه از طریق القایی‌های L1 و L2 می‌کند. این چرخه‌های شارژ و تخلیه منجر به اسیلاتوری میرا در مدار ذخیره‌ساز می‌شود.

جریان اسیلاتوری در مدار ذخیره‌ساز ولتاژ AC را در القایی‌های L1 و L2 ایجاد می‌کند که ۱۸۰ درجه با هم خارج از فاز هستند چون نقاط تماس آنها به زمین متصل هستند.

همچنین از شکل مشخص است که خروجی تقویت‌کننده در القایی L1 اعمال می‌شود در حالی که ولتاژ بازخورد از القایی L2 به پایه ترانزیستور اعمال می‌شود.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که خروجی تقویت‌کننده با ولتاژ مدار ذخیره‌ساز در فاز است و انرژی از دست رفته آن را تأمین می‌کند در حالی که انرژی بازخورد به مدار تقویت‌کننده ۱۸۰ درجه خارج از فاز خواهد بود.

ولتاژ بازخورد که از قبل ۱۸۰ درجه خارج از فاز ترانزیستور است، با یک ۱۸۰ درجه خارج از فاز اضافی به دلیل عملکرد ترانزیستور ارائه می‌شود.

بنابراین سیگنالی که در خروجی ترانزیستور ظاهر می‌شود تقویت شده و دارای یک فاز کلی ۳۶۰ درجه خواهد بود.

در این حالت، اگر ضریب تقویت مدار را کمی بیشتر از نسبت بازخورد داده شده توسط

(اگر سیم‌پیچ‌ها در همان هسته پیچیده شده باشند و M نشان‌دهنده القایی‌های متقابل است)
آنگاه مدار یک اسیلاتور تولید می‌کند که می‌تواند با حفظ ضریب تقویت مدار برابر با نسبت بازخورد حفظ شود.

این باعث می‌شود که مدار در شکل ۱ به عنوان یک اسیلاتور عمل کند زیرا آن دو شرط معیار بارکهاوزن را برآورده می‌کند.

فرکانس چنین اسیلاتوری به صورت زیر محاسبه می‌شود:

که در آن،

اسیلاتورهای هارتلی در بسیاری از کنفیگوراسیون‌های مختلف موجود هستند از جمله سری یا شانت فید، جامع-اندازه‌گیر یا جامع-بازه، و بر اساس تقویت‌کننده‌های BJT (ترانزیستور جونکشن دوقطبی) یا FET (ترانزیستور اثر میدان).

همچنین باید توجه داشت که بخش تقویت‌کننده ترانزیستوری در شکل ۱ حتی می‌تواند با یک تقویت‌کننده دیگری مانند یک تقویت‌کننده معکوس‌کننده تشکیل شده توسط یک Op-Amp جایگزین شود.