Hartley-oszcillátor: Mi az? (Frekvencia és áramkör)

Mi a Hartley-oszcillátor?

A Hartley-oszcillátor (vagy RF-oszcillátor) egy harmónikus oszcillátor típusa. A Hartley-oszcillátor rezgési frekvenciája egy LC-oszcillátortól (azaz egy kondenzátorokból és tekercsekből álló áramkör) függ. A Hartley-oszcillátorok általában rádiófrekvenciás hullámok előállítására vannak beállítva (ezért is nevezik őket RF-oszcillátornak).

A Hartley-oszcillátorokat 1915-ben találta fel az amerikai mérnök, Ralph Hartley.

A Hartley-oszcillátor megkülönböztető jellemzője, hogy a hangolási áramkör egyetlen szélessavú kondenzátorból és két sorosan kapcsolt tekercsből (vagy egyetlen csapott tekercsből) áll, és a rezgésekhez szükséges visszacsatolási jel a két tekercs közötti középső csatlakozástól származik.

Egy Hartley-oszcillátor áramköri rajza látható alább, 1. ábrán:

Itt az RC a kollektorellenállás, míg az emiter ellenállás RE a stabilizáló hálózatot alkotja. Továbbá az ellenállások R1 és R2 a feszültségosztó hálózatot alkotják a tranzisztor számára közös-emiter (CE) konfigurációban.

Következőként, a Ci és Co kondenzátorok a bemeneti és kimeneti decoupling kondenzátorok, míg az emiter kondenzátor CE a bypass kondenzátor, amely a megerősített AC jeleket vezeti át. Ezek a komponensek azonosak a közös-emiter erősítőben használtakkal, amely feszültségosztó hálózattal van behangolt.

Azonban 1. ábra további komponenseket mutat, nevezetesen a L1 és L2 tekercseket, valamint a kondenzátort C, amelyek a tank áramkört alkotják (a piros keretben látható).

A tápegység bekapcsolásakor a tranzisztor kezd vezetni, ami a kollektoráram, IC növekedését eredményezi, amely feltölti a kondenzátort C.

Amikor a C eléri a lehetséges legnagyobb töltést, elkezd üresedni a tekercsek L1 és L2 által. Ezek a feltöltési és üresedési ciklusok dämpelt rezgéseket eredményeznek a tank áramkörben.

A tank áramkörben lévő rezgési áram AC feszültséget eredményez a L1 és L2 tekercsekön, amelyek 180o-val vannak kifázisoltak, mivel a kapcsolati pontjuk földelve van.

Továbbá a rajz alapján látható, hogy az erősítő kimenete a L1 tekercsen keresztül van alkalmazva, míg a visszacsatolási feszültség a L2 tekercsen keresztül a tranzisztor bázisánál van alkalmazva.

Így arra következtethetünk, hogy az erősítő kimenete fázison van a tank áramkör feszültségével, és visszaadja a veszteségeket, míg a visszacsatolási jel az erősítő áramkörhöz 180o-val lesz kifázisolt.

A már 180o-val kifázisolt visszacsatolási feszültség, amely a tranzisztorral szemben van, további 180o-val kifázisolt, a tranzisztor működése miatt.

Tehát a tranzisztor kimenetén lévő jel erősítve lesz, és 360o fáziseltolódással fog megjelenni.

Ebben az állapotban, ha az áramkör nyereségét kissé nagyobbnak teszik, mint a visszacsatolási arány, amit

(ha a tekercsek ugyanazon a magasságban vannak, M jelölve a mutuális induktanciát)
akkor az áramkör rezgésozgenerátort hoz létre, amely fenntartható, ha az áramkör nyereségét a visszacsatolási aránynak egyenlővé tesszük.

Ez olyan rezgésozgenerátort hoz létre, amely kielégíti a Barkhausen-kritérium mindkét feltételét.

A oszcillátor frekvenciája a következőképpen adható meg:

Ahol,