Osciladores Hartley – A melhor escolha para manter uma amplitude constante

Os osciladores eletrônicos são circuitos eletrônicos que convertem a energia DC em um sinal AC. Dependendo do tipo de filtro seletivo de frequência, você pode agrupá-los em osciladores RC ou osciladores LC.

Um dos osciladores mais comuns que você encontrará em receptores de rádio ou como osciladores de RF são os osciladores Hartley. É um avanço do oscilador Armstrong e é fácil de ajustar. Hoje, vamos mergulhar mais fundo em seu funcionamento, configurações, etc., à medida que avançamos no artigo.

Um oscilador eletrônico

O que são os osciladores Hartley?

O oscilador Hartley, uma invenção de Ralph Hartley em 1915, é um tipo de oscilador harmônico. Um oscilador LC (um circuito com indutores e capacitores) determina sua frequência de oscilação. Você pode sintonizá-los para gerar ondas em uma banda de radiofrequência, conhecida como osciladores de RF. A faixa de RF do sinal de onda senoidal começa de 30kHz a 30MHz.

Oscilador Hartley simples

Uma característica que distingue o oscilador do circuito sintonizado tendo um capacitor em conexão paralela com dois indutores de derivação simples. Além disso, leva o sinal de feedback necessário para a oscilação da conexão central do indutor.

Princípio de funcionamento e diagrama de circuito do oscilador Hartley

Um oscilador Hartley tem vários componentes de circuito como no diagrama com diferentes funções.

Um diagrama de circuito do oscilador Hartley

R1, R2 e RE fornecem a polarização necessária do circuito, enquanto C2 e C1 funcionam como capacitores de acoplamento.

Então, a bobina de estrangulamento de radiofrequência (RFC) separadamente mantém as condições de CC e CA no circuito. É porque mostra reatância quase zero em condições DC, não causando interrupções nos capacitores DC. Além disso, a reatância RFC em aplicações de alta frequência é grande, então você pode considerá-la como um circuito aberto.

O circuito também possui um amplificador transistorizado que fornece um deslocamento de fase de 180°. L1, L2 e C, componentes do circuito do tanque, geram a frequência oscilante.

Agora, em termos de princípio de funcionamento;

• Se você aplicar tensão de alimentação CC (VCC) ao circuito, haverá um aumento na corrente de coletor do transistor. Isso começará a carregar o capacitor no circuito do tanque.
• Após uma carga completa, o capacitor começará a descarregar através dos indutores L2 e L1.
• À medida que o capacitor descarrega, o indutor começa a carregar.

(bobinas indutoras)

Observação;

Um capacitor armazena carga em um campo elétrico, enquanto um indutor armazena na forma de um campo magnético . Portanto, quando um capacitor descarrega totalmente, o indutor começará a carregar automaticamente e vice-versa.

• A descarga e o carregamento contínuos levam à saída com oscilações senoidais. E como nossa amplitude também está diminuindo gradualmente, teremos oscilações amortecidas no sinal de saída. A diminuição da amplitude é devido à resistência interna do indutor que resulta em perda de calor no circuito (I ² R).
• Além disso, o circuito do tanque fornece uma mudança de fase de 180° entre os pontos B e A. O ponto C, no entanto, permanece aterrado. Assim, quando b é negativo, a será positivo.
• Para sustentar nossas oscilações por um longo tempo, precisaremos amplificar nossas oscilações senoidais amortecidas. E assim, forneceremos a saída do circuito do tanque como entrada para um transistor com uma configuração de emissor comum. Lá, o transistor amplificará o sinal senoidal.
• A seguir, a indutância mútua entre os indutores L1 e L2 recebe o sinal/energia de feedback.
• Depois, o capacitor nos circuitos do tanque produz oscilações senoidais após receber energia de carga de transistores com saída amplificada.
• Em outro sentido, a saída amplificada compensa as perdas de calor incorridas no circuito do tanque. Portanto, o circuito do tanque garante uma amplitude de saída constante em uma faixa de frequência de trabalho em vez de diminuir a amplitude.

Frequência de oscilação do oscilador Hartley

Você pode calcular a frequência de oscilações que um circuito tanque produz de forma semelhante a qualquer circuito ressonante paralelo. Para isso, usaremos a fórmula;

C é a capacitância de C1 no circuito do tanque.

Nos osciladores Hartley, usamos dois indutores no circuito do tanque. Então, nossa indutância equivalente será;

E _eq =L ₁ + L ₂

Devemos também considerar a indutância mútua entre as bobinas ao encontrar a indutância equivalente. Será;

E _eq =L ₁ + L ₂ + 2 milhões

Por fim, agruparemos a frequência oscilante como;

Oscilador Hartley em diferentes configurações

Oscilador Hartley alimentado por derivação

Um oscilador Hartley alimentado por derivação usa uma configuração de emissor comum.

Um oscilador Hartley alimentado por derivação

Ao usar uma tensão de alimentação, os resistores de divisão de tensão R_B e R1 fornecem a polarização fixa.

C1 ignora R_E , o resistor de inundação de emissor que estabiliza a temperatura.

Então, o indutor L3 alimenta o coletor em derivação enquanto C3 funciona como um capacitor de acoplamento e bloqueio CC. O bloqueio e o acoplamento evitam um curto-circuito no coletor.

Da mesma forma, C2 é o capacitor de acoplamento de bloqueio de base que garante que a base ao terra não tenha curtos-circuitos.

Operação de um oscilador Hartley alimentado por derivação

Depois que o circuito alimentado em derivação recebe alguma energia, R1 e R_B determinar o viés inicial. Ao mesmo tempo, o feedback obtido do coletor para a base via L2 e L1 cria uma oscilação.

Observação;

Existe um caminho CA do emissor através de L2 e C2 até a base. O caminho é semelhante ao via L1 e C3 para o coletor.

Um viés degenerativo desenvolve crossway RE durante a oscilação (e um valor correto de C1).

Os valores dos elementos de derivação determinam o seguinte:

1. R_B e os valores R1 fornecem um viés de classe C para uma inicialização fácil.
2. Os valores C1 e RE são para estabilização de temperatura.
3. Por último, os valores de polarização classe C ou B determinam a eficiência necessária da operação.

A saída pode finalmente vir de um indutor para o tanque ou do capacitor para o coletor.

Oscilador Hartley alimentado em série

Em nossa segunda configuração, o oscilador Hartley alimentado em série, o circuito base também é estabilizado pelo emissor e polarizado pelo divisor de tensão. Conforme você aplica a tensão do coletor através da derivação do indutor do tanque, C3 desvia a fonte de tensão para o sinal. Além disso, sua operação é semelhante ao circuito alimentado em derivação.

A diferença vem quando o DC flui através de uma seção do circuito do tanque. Aqui, o fator Q e a estabilidade da frequência do oscilador tornam-se mais baixos do que um circuito alimentado em derivação.

Diagrama de circuito de um oscilador Hartley alimentado em série

Oscilador Hartley usando amplificador operacional (amplificador operacional)

Uma grande vantagem do amplificador operacional é que você pode ajustar individualmente o ganho do oscilador usando uma entrada e o arranjo do resistor oscilador de feedback do amplificador operacional está em um modo de inversão. Portanto, você pode expressar o ganho usando a equação;

A =-Rf/R1

Pelo que;

-Rf = resistor de realimentação

R1 = resistor de entrada

A =Ganho

Um oscilador Hartley usando amplificador operacional

Nas inversões com transistores, o ganho será ligeiramente maior ou igual à relação de L2 e L1. Na versão do circuito Op-amp, maior estabilidade de frequência, pois depende minimamente dos elementos do circuito do tanque. Mas, tanto a versão do transistor quanto a versão do amplificador operacional têm equações de frequência e princípios de funcionamento semelhantes.

Vantagens e desvantagens do oscilador Hartley

As vantagens de um oscilador Hartley incluem;

• Em primeiro lugar, você pode usar uma única bobina como um autotransformador em vez de um grande transformador.
• Em segundo lugar, você só precisará de alguns componentes, como dois indutores fixos ou uma bobina rosqueada.
• Além disso, se você substituir o capacitor por um quart-cristal, poderá gerar uma variação de um oscilador de cristal de frequência fixa.

Um quarto de cristal

• Então, você poderá manter a amplitude de saída na faixa de frequência fixa necessária.
• Por último, você pode variar a frequência usando um indutor variável ou um único capacitor variável.

Os contras são;

• Infelizmente, você não pode usar osciladores Hartley para oscilações de baixa frequência.
• Além disso, possui distorções harmônicas, portanto, não é adequado para aplicações que precisam de ondas senoidais puras. Felizmente, você pode remover as distorções adicionando um circuito de estabilização de amplitude.

Conclusão

Resumidamente, os osciladores Hartley têm várias aplicações, como produzir uma onda senoidal da frequência desejada. Não só isso, mas eles também têm muitas configurações, como amplificador baseado em transistor de efeito de campo (FET), alimentado em série ou em derivação, etc.

Você pode entrar em contato conosco para obter mais conhecimento sobre os osciladores Hartley. Estamos ao seu serviço.