/ Oscilador de Hartley e Hartley Oscillator Theory

Oscilador de Hartley e Teoria dos Osciladores de Hartley

Oscilador

Uma das principais desvantagens do LC básicoO circuito oscilador que vimos no tutorial anterior é que eles não têm meios de controlar a amplitude das oscilações e, também, é difícil ajustar o oscilador para a frequência necessária. Se o acoplamento eletromagnético cumulativo entre L1 e eu2 é muito pequeno, haveria feedback insuficiente e as oscilações acabariam por morrer a zero.

Da mesma forma, se o feedback for muito forte,as oscilações continuariam a aumentar em amplitude até que fossem limitadas pelas condições do circuito produzindo distorção de sinal. Então fica muito difícil “afinar” o oscilador.

No entanto, é possível realimentar exactamentequantidade certa de tensão para oscilações de amplitude constante. Se nós realimentamos mais do que o necessário, a amplitude das oscilações pode ser controlada pela polarização do amplificador de tal maneira que se as oscilações aumentarem em amplitude, o viés é aumentado e o ganho do amplificador é reduzido.

Se a amplitude das oscilações diminuio viés diminui e o ganho do amplificador aumenta, aumentando assim a realimentação. Desta forma, a amplitude das oscilações são mantidas constantes usando um processo conhecido como Tendência de Base Automática.

Uma grande vantagem do viés de base automático em umOscilador controlado por tensão, é que o oscilador pode ser mais eficiente, fornecendo um viés de Classe-B ou até mesmo uma condição de polarização Classe-C do transistor. Isto tem a vantagem de que a corrente de coletor flui apenas durante parte do ciclo de oscilação, de modo que a corrente de coletor quiescente é muito pequena. Então, esse circuito oscilador de base de “autoajuste” forma um dos tipos mais comuns de configurações de osciladores de realimentação ressonante paralela de LC, chamado de Oscilador de Hartley o circuito.

circuito do tanque do oscilador de hartley
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Circuito do tanque do oscilador de Hartley

No Oscilador de Hartley o circuito LC sintonizado é conectado entre ocoletor e a base de um amplificador de transistor. No que diz respeito à tensão oscilatória, o emissor é conectado a um ponto de derivação na bobina do circuito sintonizado.

A parte de realimentação do circuito de tanque LC sintonizado é tirada da derivação central da bobina do indutor ou até mesmo duas bobinas separadas em série que estão em paralelo com um capacitor variável, C, como mostrado.

O circuito de Hartley é muitas vezes referido como umOscilador de indutância dividida, porque a bobina L é de derivação central. Com efeito, a indutância L atua como duas bobinas separadas muito próximas da corrente que flui através da seção da bobina XY, induz um sinal na seção da bobina YZ abaixo.

Um circuito Oscilador Hartley pode ser feitoqualquer configuração que utilize uma única bobina tocada (semelhante a um autotransformador) ou um par de bobinas conectadas em série em paralelo com um único capacitor, como mostrado abaixo.

Projeto básico do oscilador de Hartley

circuito de oscilador hartley

Quando o circuito está oscilando, a tensão no ponto X (coletor), em relação ao ponto Y (emissor), é de 180o fora de fase com a voltagem no ponto Z (base)em relação ao ponto Y. Na frequência de oscilação, a impedância da carga do coletor é resistiva e um aumento na tensão de base provoca uma diminuição na tensão do coletor.

Então há um 180o mudança de fase na tensão entre a base e coletor e isso junto com o original 180o O deslocamento de fase no loop de feedback fornece a relação de fase correta da realimentação positiva para que as oscilações sejam mantidas.

A quantidade de feedback depende da posiçãodo “ponto de batida” do indutor. Se isso for movido para mais perto do coletor, a quantidade de realimentação será aumentada, mas a saída obtida entre o coletor e o terra será reduzida e vice-versa. Os resistores R1 e R2 fornecem a polarização DC estabilizante usual para o transistor da maneira normal, enquanto os capacitores atuam como capacitores bloqueadores de CC.

Nisso Oscilador de Hartley circuito, a corrente do coletor CC flui através da parte da bobina e, por essa razão, o circuito é chamado de "alimentado em série" com a freqüência de oscilação do oscilador Hartley sendo dada como.

equação da freqüência do oscilador de hartley

Nota: LT é a indutância cumulativamente acoplada total, se forem utilizadas duas bobinas separadas, incluindo a sua indutância mútua, M.

A freqüência de oscilações pode ser ajustadavariando o capacitor “tuning”, C ou variando a posição do núcleo de pó de ferro dentro da bobina (sintonização indutiva) dando uma saída em uma ampla gama de freqüências, tornando muito fácil de sintonizar. Também o Oscilador de Hartley produz uma amplitude de saída que é constante em toda a faixa de freqüência.

Assim como o oscilador Hartley alimentado pela série acima, também é possível conectar o circuito do tanque sintonizado através do amplificador como um oscilador alimentado por derivação, como mostrado abaixo.

Circuito de oscilador Hartley alimentado por derivação

circuito de oscilador hartley alimentado por shunt

No circuito do oscilador Hartley alimentado por derivação,os componentes CA e CC da corrente do coletor possuem caminhos separados ao redor do circuito. Como o componente CC é bloqueado pelo capacitor, C2 não circula CC através da bobina indutiva, L e menos energia é desperdiçada no circuito sintonizado.

A bobina de radiofreqüência (RFC), L2 é um RF chokeque tem uma alta reatância na freqüência de oscilações, de modo que a maior parte da corrente de RF é aplicada ao circuito do tanque de ajuste de LC via capacitor, C2 quando o componente de CC passa através de L2 para a fonte de alimentação. Um resistor poderia ser usado no lugar da bobina RFC, L2, mas a eficiência seria menor.

Hartley Oscillator Exemplo No1

UMA Oscilador de Hartley circuito com dois indutores individuais de 0.5mH cada, são projetados para ressoar em paralelo com um capacitor variável que pode ser ajustado entre 100pF e 500pF. Determine as freqüências de oscilação superior e inferior e também a largura de banda dos osciladores de Hartley.

De cima podemos calcular a frequência das oscilações de um oscilador Hartley como:

frequência de oscilação

O circuito consiste em duas bobinas indutivas em série, então a indutância total é dada como:

indutância do oscilador hartley

Freqüência superior do oscilador de Hartley

freqüência superior do oscilador de hartley

Freqüência mais baixa do oscilador de Hartley

hartley oscilador menor frequência

Largura de banda do Oscilador de Hartley

largura de banda do oscilador hartley

Oscilador Hartley usando um Op-amp

Além de usar um transistor de junção bipolar(BJT) como o estágio ativo dos amplificadores do oscilador de Hartley, também podemos usar um transistor de efeito de campo (FET) ou um amplificador operacional (op-amp). O funcionamento de um Oscilador Hartley Op-amp é exatamente o mesmo que para a versão transistorizada com a frequência de operação calculada da mesma maneira. Considere o circuito abaixo.

Oscilador Hartley Circuito Op-amp

projeto do op-amp do oscilador de hartley

A vantagem de construir um Oscilador de Hartley usando um amplificador operacional como ativoestágio é que o ganho do op-amp pode ser facilmente ajustado usando os resistores de realimentação R1 e R2. Tal como acontece com o oscilador transistorizado acima, o ganho do circuito deve ser igual ou um pouco maior que a relação de L1 / L2. Se as duas bobinas indutivas estiverem enroladas em um núcleo comum e a indutância mútua M existir, então a relação se torna (L1 + M) / (L2 + M).

O Oscilador de Hartley

Então, para resumir, o Oscilador de Hartley consiste em um circuito de tanque de ressonância LC paralelocujo feedback é alcançado por meio de um divisor indutivo. Como a maioria dos circuitos osciladores, o oscilador Hartley existe em várias formas, com a forma mais comum sendo o circuito do transistor acima.

este Oscilador de Hartley configuração tem um circuito de tanque sintonizado com o seubobina ressonante aproveitada para alimentar uma fração do sinal de saída de volta para o emissor do transistor. Como a saída do emissor dos transistores está sempre “em fase” com a saída no coletor, esse sinal de feedback é positivo. A frequência de oscilação que é uma tensão de onda senoidal é determinada pela frequência de ressonância do circuito do tanque.

No próximo tutorial sobre Osciladores, vamosolhe para outro tipo de circuito oscilador LC que é o oposto do oscilador Hartley chamado de Oscilador Colpitts. O oscilador Colpitts usa dois capacitores em série para formar uma capacitância de derivação central em paralelo com uma indutância única dentro de seu circuito de tanque ressonante.

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