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Hartley OscillatorとHartley Oscillatorの理論

発振器

基本LCの主な欠点の1つ前のチュートリアルで見た発振器回路はそれらが振動の振幅を制御する手段を持っていないということです、そしてまた、発振器を必要な周波数に合わせることは難しいです。 L間の累積電磁結合が1 私も2 小さすぎると十分なフィードバックが得られず、振動は最終的にゼロまで消滅します。

同様に、フィードバックが強すぎる場合信号の歪みを引き起こす回路条件によって制限されるまで、振幅は増加し続けます。そのため、オシレータを「調整」することは非常に困難になります。

しかし、正確にフィードバックすることは可能です。一定振幅の振動に対して適切な量の電圧。必要以上にフィードバックすると、振動の振幅が増加するとバイアスが増加し、増幅器の利得が減少するように増幅器のバイアスをかけることによって振動の振幅を制御できます。

振動の振幅が減少した場合バイアスが減少し、アンプのゲインが増加するため、フィードバックが増加します。このようにして、振動の振幅は、として知られているプロセスを使用して一定に保たれる。 自動ベースバイアス.

自動ベースバイアスの大きな利点電圧制御発振器は、トランジスタのクラスBバイアスまたはクラスCバイアス条件を提供することによって発振器をより効率的にすることができるということです。これは、コレクタ電流が発振サイクルの一部の間にのみ流れるので、静止コレクタ電流が非常に小さいという利点を有する。それから、この「自己同調」ベースオシレータ回路は、最も一般的なタイプのLC並列共振フィードバックオシレータ構成の1つを形成します。 ハートレーオシレータ 回路。

ハートレーオシレータタンク回路
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Hartleyオシレータタンクサーキット

の中に ハートレーオシレータ 同調LC回路はトランジスタ増幅器のコレクタとベース。振動電圧に関する限り、エミッタは同調回路コイルのタップ点に接続されている。

同調LCタンク回路のフィードバック部分は、インダクタコイルの中央タップから、または図示のように可変コンデンサCと並列の2つの別々の直列コイルからさえ取られる。

ハートレー回路は、しばしばコイルLはセンタータップされているため、スプリットインダクタンス発振器です。実際には、インダクタンスLは、コイルセクションX - Yを流れる電流に非常に近接している2つの別々のコイルのように作用して、下のコイルセクションY - Zに信号を誘導する。

Hartleyオシレータ回路は、以下に示すように、単一のタップ付きコイル(単巻変圧器と同様)または単一のコンデンサと並列に接続された一対の直列コイルのいずれかを使用する任意の構成。

基本的なHartleyオシレータデザイン

ハートレー発振回路

回路が振動しているとき、点Y(エミッタ)に対する点X(コレクタ)の電圧は180である。 Z点(ベース)の電圧と位相がずれている発振周波数では、コレクタ負荷のインピーダンスは抵抗性であり、ベース電圧の上昇はコレクタ電圧の低下を引き起こします。

それから180があります ベースとコレクターの間の電圧の位相変化 フィードバックループにおける位相シフトは、維持されるべき振動に対して正のフィードバックの正しい位相関係を提供する。

フィードバックの量はポジションによって異なりますインダクタの「タッピングポイント」これをコレクターに近づけると、フィードバックの量は増えますが、コレクターとアースの間で取られる出力は減ります。抵抗R1とR2は通常の安定化DCバイアスを通常の方法でトランジスタに供給し、コンデンサはDCブロッキングコンデンサとして機能します。

これで ハートレーオシレータ 回路では、DCコレクタ電流はコイルの一部を通って流れます。このため、回路はHartley発振器の発振周波数がで与えられる「直列給電」と言われます。

ハートレー発振器周波数方程式

注:LT 2つの別々のコイルが相互インダクタンスMを含めて使用されている場合の合計累積結合インダクタンスです。

振動の周波数は次のように調整できます。「同調」コンデンサCを変えるか、またはコイルの内側の鉄粉コアの位置を変えることによって(誘導同調)、広範囲の周波数にわたって出力を与え、非常に調整しやすくします。また ハートレーオシレータ 周波数範囲全体にわたって一定の出力振幅を生成します。

上記の直列給電Hartley発振器と同様に、以下に示すように、同調タンク回路をシャント給電発振器としてアンプの両端に接続することもできます。

シャント給電Hartley発振器回路

シャント給電ハートレー発振器回路

シャント給電Hartley発振器回路では、コレクタ電流のAC成分とDC成分は、回路の周りに別々の経路を持っています。 DC成分はコンデンサC2によって阻止されるので、誘導コイルLにはDCが流れず、同調回路において無駄に消費される電力が少なくなる。

無線周波数コイル(RFC)、L2はRFチョークですこれは発振周波数で高いリアクタンスを持つため、DC成分がL2を通って電源に流れるときに、ほとんどのRF電流がコンデンサC2を介してLC同調タンク回路に供給されます。 RFCコイルL2の代わりに抵抗を使用することもできますが、効率はそれより低くなります。

ハートレー発振器の例No.1

A ハートレーオシレータ 0の2つの個々のインダクタを有する回路。それぞれ5mHは、100pFから500pFの間で調整可能な可変コンデンサと並列に共振するように設計されています。上下の発振周波数と、Hartley発振器の帯域幅を決定します。

上から、Hartleyオシレータの振動周波数は次のように計算できます。

発振周波数

この回路は直列に接続された2つの誘導コイルで構成されているので、総インダクタンスは次のように与えられます。

ハートレー発振器のインダクタンス

Hartleyオシレータの上限周波数

ハートレー発振器の上限周波数

ハートレー発振器低周波

ハートレー発振器低周波

ハートレー発振器の帯域幅

ハートレー発振器の帯域幅

オペアンプを使用したHartleyオシレータ

バイポーラ接合トランジスタを使用するだけでなくハートレー発振器の増幅器活性段として(BJT)、電界効果トランジスタ(FET)または演算増幅器(オペアンプ)のいずれかを使用することもできる。の操作 オペアンプHartley Oscillator は、トランジスタ化バージョンとまったく同じで、動作周波数は同じ方法で計算されます。以下の回路を考えてください。

Hartleyオシレータオペアンプ回路

ハートレー発振器オペアンプ設計

を構築する利点 ハートレーオシレータ オペアンプをアクティブにするオペアンプのゲインは、帰還抵抗R1とR2を使って非常に簡単に調整できます。上記のトランジスタ発振器と同様に、回路の利得はL1 / L2の比と等しいか、それよりわずかに大きい必要があります。 2つの誘導コイルが共通のコアに巻かれ、相互インダクタンスMが存在する場合、その比は(L1 + M)/(L2 + M)になる。

ハートレー発振器のまとめ

要約すると、 ハートレーオシレータ 並列LC共振器タンク回路で構成そのフィードバックは誘導分圧器によって達成されます。ほとんどの発振器回路と同様に、ハートレー発振器はいくつかの形式で存在しますが、最も一般的な形式は上記のトランジスタ回路です。

この ハートレーオシレータ 構成はその同調タンク回路を持っています共振コイルは、出力信号の一部をトランジスタのエミッタにフィードバックするためにタップされています。トランジスタのエミッタの出力は常にコレクタの出力と「同相」であるため、このフィードバック信号は正になります。正弦波電圧である発振周波数は、タンク回路の共振周波数によって決まります。

オシレータに関する次のチュートリアルでは、Colpitts Oscillatorと呼ばれるHartley発振器とは反対の、別のタイプのLC発振器回路を見てください。コルピッツ発振器は、直列に接続された2つのコンデンサを使用して、共振タンク回路内に単一のインダクタンスと並列の中央タップ付き容量を形成します。

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