Hartley 오실레이터: 무엇인가? (주파수와 회로)

하틀리 오실레이터란?

하틀리 오실레이터(또는 RF 오실레이터)는 조화적 오실레이터의 한 유형입니다. 하틀리 오실레이터의 진동 주파수는 LC 진동 회로(즉, 콘덴서와 인덕터로 구성된 회로)에 의해 결정됩니다. 하틀리 오실레이터는 일반적으로 라디오프리퀀시 대역에서 파장을 생성하도록 조정되며, 이 때문에 RF 오실레이터라고도 합니다.

하틀리 오실레이터는 1915년 미국 엔지니어 랄프 하틀리에 의해 발명되었습니다.

하틀리 오실레이터의 특징은 튜닝 회로가 병렬로 연결된 단일 콘덴서와 직렬로 연결된 두 개의 인덕터(또는 단일 탭이 있는 인덕터)로 구성되고, 진동을 위한 피드백 신호는 두 인덕터의 중앙 접점에서 얻어진다는 것입니다.

하틀리 오실레이터의 회로 도면은 아래 그림 1에 표시되어 있습니다:

여기서 RC는 컬렉터 저항이며, 에미터 저항 RE는 안정화 네트워크를 형성합니다. 또한 저항 R1과 R2는 공통 에미터 CE 구성을 사용하는 트랜지스터의 전압 분배 바이어스 네트워크를 형성합니다.

다음으로, 콘덴서 Ci와 Co는 입력 및 출력 디커플링 콘덴서이며, 에미터 콘덴서 CE는 증폭된 AC 신호를 우회하기 위한 우회 콘덴서입니다. 이러한 모든 구성 요소는 전압 분배 네트워크를 사용하여 바이어스된 공통 에미터 증폭기에 있는 것과 동일합니다.

그러나 그림 1은 L1과 L2, 그리고 콘덴서 C로 구성된 탱크 회로(빨간색 상자로 표시됨)를 보여줍니다.

전원을 켜면 트랜지스터가 전류를 흐르게 되어 컬렉터 전류 IC가 증가하고, 이로 인해 콘덴서 C가 충전됩니다.

최대 가능한 충전량을 달성하면 C는 인덕터 L1과 L2를 통해 방전됩니다. 이러한 충전 및 방전 사이클은 탱크 회로에서 감쇠 진동을 초래합니다.

탱크 회로의 진동 전류는 인덕터 L1과 L2에 걸쳐 AC 전압을 발생시킵니다. 이들 인덕터의 접점이 접지되어 있기 때문에 180° 위상 차이가 생깁니다.

또한 그림에서 알 수 있듯이, 증폭기의 출력은 인덕터 L1에 걸쳐 적용되며, 피드백 전압은 L2에 걸쳐 트랜지스터의 베이스에 적용됩니다.

따라서 증폭기의 출력은 탱크 회로의 전압과 동위상이며, 탱크 회로에서 손실된 에너지를 다시 공급하며, 증폭기 회로로 피드백되는 에너지는 180° 위상 차이가 있습니다.

트랜지스터와 이미 180° 위상 차이가 있는 피드백 전압은 트랜지스터 작동으로 인해 추가적인 180° 위상 이동을 제공받습니다.

따라서 트랜지스터 출력에 나타나는 신호는 증폭되고, 360°의 순위상 이동이 있습니다.

이 상태에서 회로의 이득을 피드백 비율보다 약간 크게 설정하면

(코일이 같은 코어에 감겨져 있고 M이 상호 인덕턴스를 나타내는 경우)
그러면 회로의 이득을 피드백 비율과 같게 유지하면서 오실레이터를 생성할 수 있습니다.

이는 그림 1의 회로가 바르켄하우젠 기준의 두 가지 조건을 모두 만족시키므로 오실레이터 역할을 합니다.

이런 종류의 오실레이터의 주파수는 다음과 같습니다:

여기서,

하틀리 오실레이터는 직렬 또는 셰UNT-FED, 공통 에미터 또는 공통 베이스 구성을 포함하여 다양한 구성을 가지고 있으며, BJT(바이폴라 접합 트랜지스터) 또는 FET(필드 효과 트랜지스터) 증폭기를 기반으로 합니다.

또한, 그림 1의 트랜지스터 기반 증폭기 섹션은 Op-Amp로 형성된 인버팅 증폭기와 같은 다른 종류의 증폭기로 대체될 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

이런 종류의 오실레이터의 작동은 앞서 보인 것과 유사합니다. 그러나 여기에서는 피드백 저항 Rf를 통해 오실레이터의 이득을 개별적으로 조정할 수 있습니다. 이는 인버팅 증폭기의 이득이 -Rf / R