Oscillateur Hartley

En termes simples, l'oscillateur est un circuit qui convertit le courant continu de la source d'alimentation en courant alternatif vers la charge. Le système oscillateur est construit en utilisant à la fois des composants actifs et passifs et il est utilisé pour la production de formes d'onde sinusoïdales ou de toute autre forme d'onde répétitive à la sortie sans aucune application d'un signal d'entrée externe. Nous avons discuté de quelques oscillateurs dans nos tutoriels précédents:

• Oscillateur Colpitts
• Oscillateur à décalage de phase RC
• Oscillateur Wein Bridge
• Oscillateur à cristal de quartz
• Circuit d'oscillateur à déphasage
• Oscillateur contrôlé en tension (VCO)

Tout type d'émetteur ou de récepteur radio-TV ou tout équipement de test de laboratoire a l'oscillateur. C'est le composant principal pour produire le signal d'horloge. Une simple application d'oscillateur peut être vue à l'intérieur d'un appareil très courant tel qu'une montre. Les montres utilisent un oscillateur pour produire un signal d'horloge de 1 Hz.

Les oscillateurs sont classés comme oscillateur sinusoïdal ou oscillateur à relaxation en fonction de la forme d'onde de sortie. Si un oscillateur produit une onde sinusoïdale avec une fréquence définie à travers la sortie, l'oscillateur est appelé un oscillateur sinusoïdal. Les oscillateurs de relaxation fournissent des ondes non sinusoïdales telles qu'une onde carrée ou une onde triangulaire ou tout autre type d'onde similaire à travers la sortie.

Outre les classifications d'oscillateurs basées sur le signal de sortie, les oscillateurs peuvent être classés en utilisant la construction du circuit comme l'oscillateur à résistance négative, l'oscillateur à rétroaction, etc.

L' oscillateur Hartley est l'un des oscillateurs à rétroaction de type LC (Inductor-Capacitor) qui a été inventé en 1915 par l'ingénieur américain Ralph Hartley. Dans ce tutoriel, nous discuterons de la construction et de l'application de l'oscillateur Hartley.

Le circuit des réservoirs

L'oscillateur Hartley est un oscillateur LC. Un oscillateur LC se compose d'un circuit de réservoir qui est une partie essentielle pour produire l'oscillation requise. Le circuit du réservoir utilise trois composants, deux inducteurs et un condensateur. Le condensateur est connecté en parallèle avec deux inducteurs en série. Vous trouverez ci-dessous le schéma de circuit de l'oscillateur Harley:

Pourquoi la combinaison inducteur-condensateur est appelée circuit de réservoir? Parce que le circuit LC stocke la fréquence de l'oscillation. Dans le circuit de réservoir, le condensateur et deux inducteurs en série sont chargés et déchargés l'un par l'autre de manière répétitive, ce qui produit une oscillation. La synchronisation de charge et de décharge ou en d'autres termes, la valeur du condensateur et des inductances est le principal facteur déterminant pour la fréquence d'oscillation.

À base de transistor

Dans l'image ci-dessus, un circuit oscillateur Hartley pratique est montré où un composant actif est un transistor PNP. Dans le circuit, la tension de sortie apparaît à travers le circuit du réservoir qui est connecté au collecteur. Cependant, la tension de retour fait également partie de la tension de sortie qui est notée V1, apparaissant aux bornes de l'inductance L1.

La fréquence est directement proportionnelle au rapport des valeurs du condensateur et des inductances.

Fonctionnement du circuit oscillateur Hartley

Le composant actif de Hartley Oscillator est le transistor. Le point de fonctionnement CC dans la région active des caractéristiques est régi par les résistances R1, R2, RE et la tension d'alimentation du collecteur VCC. Le condensateur CB est le condensateur de blocage et CE est le condensateur de dérivation de Pâques.

Le transistor configuré dans une configuration d'émetteur commune. Dans cette configuration, la tension d'entrée et de sortie du transistor a un déphasage de 180 degrés. Dans le circuit, la tension de sortie V1 et la tension de retour V2 ont un déphasage de 180 degrés. En combinant ces deux, nous obtenons un total de 360 ​​degrés de déphasage, essentiel pour l'oscillation (appelé critère de Barkhausen).

Une autre chose essentielle pour démarrer l'oscillation à l'intérieur du circuit sans appliquer de signal externe est de produire une tension de bruit à l'intérieur du circuit. Lors de la mise sous tension, une tension de bruit est produite avec un large spectre de bruit et elle a la composante de tension requise à la fréquence, requise pour l'oscillateur.

Le fonctionnement en courant alternatif du circuit n'est pas affecté par la résistance R1 et R2 pour une valeur de résistance élevée. Ces deux résistances sont utilisées pour la polarisation du transistor. La terre et le CE sont utilisés pour l'immunité du circuit global et ces deux résistances et condensateur sont utilisés comme résistance d'émetteur et condensateur d'émetteur.

Le fonctionnement en courant alternatif est largement affecté par la fréquence de résonance du circuit du réservoir. La fréquence de l'oscillation peut être déterminée en utilisant la formule ci-dessous:

F = 1 / 2π√L _T C

L'inductance totale du circuit de réservoir est L _T = L ₁ + L ₂

Oscillateur Hartley basé sur un ampli opérationnel

Dans l'image ci-dessus, l'oscillateur Hartley basé sur l'amplificateur opérationnel a été montré où le condensateur C1 est connecté en parallèle avec L1 et L2 en série.

L'ampli-op est connecté dans une configuration inverseuse, où la résistance R1 et R2 est la résistance de rétroaction. Le gain de tension de l'amplificateur peut être déterminé par la formule ci-dessous -

A = - (R2 / R1)

La tension de retour et la tension de sortie sont également indiquées dans le circuit oscillateur Hartley basé sur l'amplificateur opérationnel ci-dessus.

La fréquence de l'oscillation peut être calculée en utilisant la même formule que celle utilisée dans la section d'oscillateur Hartley à transistor.

L'oscillateur Hartley oscille généralement dans la plage RF. La fréquence peut être modifiée en modifiant la valeur de l'inductance ou des condensateurs ou les deux. Pour la sélection d'un composant variable, les condensateurs sont choisis au-dessus des inducteurs car ils peuvent être facilement modifiés par rapport aux inducteurs. La fréquence de l'oscillation peut être modifiée dans le rapport de 3: 1 pour des variations douces.

Exemple d'oscillateur Hartley

Supposons qu'un oscillateur Hartley avec une fréquence variable de 60-120 KHz se compose d'un condensateur de réglage (100 pF à 400 pF). Le circuit de réservoir a deux inducteurs où la valeur d'un inducteur est de 39uH. Donc, pour trouver la valeur d'un autre inducteur, nous suivrons la procédure ci-dessous:

La fréquence de l'oscillateur Hartley est-

F = 1 / 2π√L _T C

Dans cette situation où la fréquence varie entre 60 et 120 kHz, ce qui est un rapport 1: 2. La variation de fréquence peut être obtenue par une paire de bobines puisque la capacité varie dans le rapport 100pF: 400 pF qui est un rapport 1: 4.

Ainsi, lorsque la fréquence F est de 60 kHz, la capacité est de 400 pF.

Maintenant,

Ainsi, la capacité totale est de 17,6 mH et la valeur de l'autre inducteur est

17,6 mH - 0,039 mH = 17,56 mH.

Différences entre l'oscillateur Hartley et l'oscillateur Colpitts

L'oscillateur Colpitts est très similaire à l'oscillateur Hartley mais il existe une différence de construction entre ces deux. Bien que Hartley et Colpitts, les deux oscillateurs aient trois composants dans le circuit du réservoir, l' oscillateur Colpitts utilise un seul inducteur en parallèle avec deux condensateurs en série tandis que l'oscillateur Hartley utilise exactement le contraire, un seul condensateur en parallèle avec deux inducteurs en série.

Avantages et inconvénients de l'oscillateur Hartley

Avantages:

L'amplitude de sortie n'est pas proportionnelle à la plage de fréquence variable et l'amplitude reste presque constante.

2.La fréquence est facilement contrôlable à l'aide d'un trimmer au lieu du condensateur fixe dans le circuit du réservoir.

3. bien adapté aux applications de la gamme RF en raison de la génération de fréquence RF stable.

Désavantages

1.Hartley Oscillator fournit une onde sinusoïdale déformée et ne convient pas aux opérations liées à l'onde sinusoïdale pure. La principale raison de cet inconvénient est la quantité élevée d'harmoniques induites à travers la sortie.

En basse fréquence, la valeur de l'inducteur devient grande.

Le circuit oscillateur Hartley est principalement utilisé pour générer une onde sinusoïdale dans divers appareils tels que les émetteurs et récepteurs radio.