Oscillateur Hartley : Qu'est-ce que c'est ? (Fréquence et circuit)

Qu'est-ce qu'un oscillateur Hartley ?

Un oscillateur Hartley (ou oscillateur RF) est un type d'oscillateur harmonique. La fréquence d'oscillation d'un oscillateur Hartley est déterminée par un oscillateur LC (c'est-à-dire un circuit composé de condensateurs et d'inducteurs). Les oscillateurs Hartley sont généralement réglés pour produire des ondes dans la bande de fréquences radio (d'où leur nom d'oscillateurs RF).

Les oscillateurs Hartley ont été inventés en 1915 par l'ingénieur américain Ralph Hartley.

La caractéristique distinctive d'un oscillateur Hartley est que le circuit de réglage se compose d'un seul condensateur en parallèle avec deux inducteurs en série (ou un seul inducteur à tiroir), et que le signal de rétroaction nécessaire pour l'oscillation est pris au milieu de la connexion des deux inducteurs.

Un schéma de circuit pour un oscillateur Hartley est montré ci-dessous dans la Figure 1:

Ici, RC est la résistance du collecteur tandis que la résistance de l'émetteur RE forme le réseau de stabilisation. De plus, les résistances R1 et R2 forment le réseau de polarisation par diviseur de tension pour le transistor en configuration émetteur commun (CE).

Ensuite, les condensateurs Ci et Co sont les condensateurs de découplage d'entrée et de sortie, tandis que le condensateur d'émetteur CE est le condensateur de contournement utilisé pour contourner les signaux AC amplifiés. Tous ces composants sont identiques à ceux présents dans un amplificateur émetteur commun qui est polarisé à l'aide d'un réseau de diviseur de tension.

Cependant, la Figure 1 montre également un autre ensemble de composants, à savoir les inducteurs L1 et L2, et le condensateur C qui forment le circuit accordé (montré dans l'encadrement rouge).

Lorsque l'alimentation électrique est allumée, le transistor commence à conduire, entraînant une augmentation du courant de collecteur IC qui charge le condensateur C.

Une fois la charge maximale atteinte, C commence à se décharger via les inducteurs L1 et L2. Ces cycles de charge et de décharge entraînent des oscillations amorties dans le circuit accordé.

Le courant d'oscillation dans le circuit accordé produit une tension alternative sur les inducteurs L1 et L2 qui sont déphasés de 180° car leurs points de contact sont mis à la terre.

De plus, il est évident sur la figure que la sortie de l'amplificateur est appliquée sur l'inducteur L1, tandis que la tension de rétroaction tirée sur L2 est appliquée à la base du transistor.

Ainsi, on peut conclure que la sortie de l'amplificateur est en phase avec la tension du circuit accordé et fournit l'énergie perdue par celui-ci, tandis que l'énergie rétrodiffusée vers le circuit de l'amplificateur sera déphasée de 180°.

La tension de rétroaction, déjà déphasée de 180° par rapport au transistor, est fournie par un déphasage supplémentaire de 180° dû à l'action du transistor.

Ainsi, le signal qui apparaît à la sortie du transistor sera amplifié et aura un déphasage net de 360°.

Dans cet état, si l'on fait en sorte que le gain du circuit soit légèrement supérieur au rapport de rétroaction donné par

(si les bobines sont enroulées sur le même noyau avec M indiquant l'inductance mutuelle)
alors le circuit génère un oscillateur qui peut être maintenu en faisant en sorte que le gain du circuit soit égal à celui du rapport de rétroaction.

Cela fait que le circuit de la Figure 1 agit comme un oscillateur car il satisferait alors aux deux conditions des critères de Barkhausen.

La fréquence d'un tel oscillateur est donnée par

Où,

Les oscillateurs Hartley sont disponibles dans de nombreuses configurations différentes, y compris alimentés en série ou en dérivation, configurés en émetteur commun ou en base commune, et basés sur des amplificateurs à transistors bipolaires (BJT) ou à transistors à effet de champ (FET).

Il convient de noter que la section amplificatrice à transistor de la Figure 1 peut même être remplacée par un amplificateur de tout autre type, comme un amplificateur inverseur formé par un amplificateur opérationnel (Op-Amp) comme le montre la Figure 2.

Le fonctionnement de ce type d'oscillateur est similaire à celui montré précédemment. Cependant, ici, le gain de l'oscillateur peut être ajusté individuellement à l'aide de la résistance de rétroaction Rf en raison du fait que le gain de l'amplificateur inverseur est donné par -Rf / R1.