Schema oscilatorului Hartley folosește două bobine inductive în serie cu un condensator paralel pentru a forma circuitul rezervor de rezonanță care produce oscilații sinusoidale.

Unul dintre principalele dezavantaje ale circuitului oscilator LC de bază pe care l-am privit în tutorialul anterior este că nu are nici un mijloc de a controla amplitudinea oscilațiilor și, de asemenea, este dificil să se acordeze oscilatorul la frecvența necesară. Dacă cuplajul electromagnetic cumulativ între L1 și L2 este prea mic, nu ar exista feedback suficient și oscilațiile ar muri până la zero.

De asemenea, dacă feedback-ul a fost prea puternic, oscilațiile ar continua să crească în amplitudine până când au fost limitate de condițiile de circuit producând distorsiuni de semnal. Deci, devine foarte dificil să se "acordeze" oscilatorul.

Totuși, este posibil să se trimită înapoi exact cantitatea corectă de tensiune pentru oscilațiile de amplitudine constantă. Dacă trimitem înapoi mai mult decât este necesar, amplitudinea oscilațiilor poate fi controlată prin polarizarea amplificatorului astfel încât, dacă oscilațiile cresc în amplitudine, polarizarea este mărită, iar câștigul amplificatorului este redus.

Dacă amplitudinea oscilațiilor scade, polarizarea se micșorează, iar câștigul amplificatorului crește, crescând astfel feedback-ul. În acest fel, amplitudinea oscilațiilor este menținută constantă folosind un proces cunoscut sub denumirea de polarizare automată a bazei.

Un avantaj important al polarizării automate a bazei într-un oscilator controlat de tensiune este faptul că oscilatorul poate fi făcut mai eficient prin asigurarea unei polarizări de clasă B sau chiar a unei condiții de polarizare clasă C a tranzistorului. Acest lucru are avantajul curgerii curentului de colector numai în timpul unei părți a ciclului de oscilație, astfel încât curentul de colector în staționare este foarte mic. Atunci, acest circuit oscilator de bază "auto-acordat" formează unul dintre cele mai comune tipuri de configurații de oscilator cu feedback rezonant paralel LC, numit circuit Oscilator Hartley.

În Oscilatorul Hartley, circuitul LC acordat este conectat între Colectorul și Baza unui amplificator cu tranzistor. În ceea ce privește tensiunea oscilatorie, emitorul este conectat la un punct de priză de pe bobina circuitului acordat.

Partea de feedback a circuitului rezervor LC acordat este luată de la priza centrală a bobinei inductoare sau chiar a două bobine separate în serie, care sunt în paralel cu un condensator variabil C, așa cum este arătat.

Circuitul Hartley este adesea denumit oscilator cu inductanță-split, deoarece bobina L este cu priză centrală. De fapt, inductanța L acționează ca două bobine separate, foarte apropiate, cu curentul care curge prin secțiunea bobinei XY inducând un semnal în secțiunea bobinei YZ de mai jos.

Un circuit Hartley Oscillator poate fi realizat din orice configurație care utilizează fie o singură bobină cu priză (similară unui autotransformator), fie o pereche de bobine conectate în serie, în paralel cu un singur condensator, după cum se arată mai jos.

Schema oscilatorului Hartley

Când circuitul oscilează, tensiunea de la punctul X (colector), în raport cu punctul Y (emitor), este defazată cu 180⁰ față de tensiunea la punctul Z (din bază) în raport cu punctul Y. La frecvența de oscilație, impedanța sarcinii colectorului este rezistivă și o creștere a tensiunii de bază determină o scădere a tensiunii de colector.

Deci, există o defazare de 180⁰ în tensiunea dintre bază și colector și acest lucru, împreună cu defazarea inițială de 180⁰ în bucla de reacție asigură relația de fază corectă a feedback-ului pozitiv pentru a menține oscilațiile.

Cantitatea de feedback depinde de poziția "punctului de priză" a inductorului. Dacă acesta este mutat mai aproape de colector, cantitatea de feedback este crescută, dar ieșirea luată între colector și masă este redusă și vice-versa. Rezistoarele R1 și R2 furnizează obișnuita polarizare DC de stabilizare pentru tranzistor în modul normal, în timp ce condensatoarele acționează pentru blocare DC.

În acest circuit Hartley Oscillator, curentul DC de colector curge prin o parte a bobinei și din acest motiv circuitul se spune că este "alimentat în serie", cu frecvența de oscilație a oscilatorului Hartley fiind dată de:

Notă: LT este inductanța totală cuplată cumulativ dacă sunt utilizate două bobine separate, inclusiv inductanța lor reciprocă (mutuală) M.

Frecvența oscilațiilor poate fi ajustată prin modificarea condensatorului "de acordare" C sau prin modificarea poziției miezului de fier din interiorul bobinei (acordare inductivă), oferind o ieșire pe o gamă largă de frecvențe, ceea ce o face foarte ușor să se acordeze. De asemenea, Oscilatorul Hartley produce o amplitudine de ieșire care este constantă pe întreaga gamă de frecvențe.

Pe lângă oscilatorul Hartley alimentat-serie de mai sus, este posibil să conectați circuitul rezervor acordat pe amplificator ca un oscilator alimentat-șunt, după cum se arată mai jos.

Circuitul cu oscilator Hartley alimentat-șunt

În circuitul oscilator Hartley alimentat-șunt, ambele componente AC și DC ale curentului de colector au căi separate în circuit. Deoarece componenta DC este blocată de condensatorul C2, nu trece DC prin bobina inductivă L și mai puțină putere este irosită în circuitul acordat.

Bobina de radiofrecvență (RFC) L2 este un inductor-șoc de RF care are o reactanță ridicată la frecvența oscilațiilor, astfel încât cea mai mare parte a curentului de RF este aplicată circuitului rezervor acordat LC prin condensatorul C2, deoarece componenta DC trece prin L2 la sursa de alimentare. Un rezistor ar putea fi folosit în locul bobinei RFC L2, dar eficiența ar fi mai mică.

Oscilator Hartley. Exemplul nr. 1

Un circuit Oscilator Hartley are două inductoare individuale de câte 0,5 mH fiecare, care sunt proiectate să rezoneze în paralel cu un condensator variabil ce poate fi ajustat între 100 pF și 500 pF. Determinați frecvențele superioară și inferioară ale oscilațiilor și, de asemenea, lățimea de bandă a oscilatorului Hartley.

De mai sus putem calcula frecvența oscilațiilor pentru un oscilator Hartley ca:

Circuitul constă din două bobine inductive în serie, astfel încât inductanța totală este dată de:

Frecvența superioară a oscilatorului Hartley

Frecvența inferioară a oscilatorului Hartley

Lățimea de bandă a oscilatorului Hartley

Oscilator Hartley folosind un A.O.

Pe lângă utilizarea unui tranzistor bipolar cu joncțiune (BJT) ca etaj activ al amplificatoarelor oscilatorului Hartley, putem folosi fie un tranzistor cu efect de câmp (FET), fie un amplificator operațional (A.O.). Funcționarea unui oscilator Hartley cu A.O. este exact aceeași ca și pentru versiunea tranzistorizată, cu frecvența de funcționare calculată în același mod. Luați în considerare circuitul de mai jos.

Avantajul construirii unui Oscilator Hartley folosind un A.O. ca etaj activ este că câștigul A.O. poate fi reglat foarte ușor folosind rezistoarele de feedback R1 și R2. La fel ca în cazul oscilatorului tranzistorizat de mai sus, câștigul circuitului trebuie să fie egal sau ușor mai mare decât raportul L1/L2. Dacă cele două bobine inductive sunt înfășurate pe un miez comun și există o inductanță mutuală M, atunci raportul devine (L1 + M)/(L2 + M).

Rezumat Oscilatorul Hartley

Oscilatorul Hartley constă dintr-un circuit rezervor de rezonanță LC paralel, a cărui reacție este realizată printr-un divizor inductiv. Ca majoritatea circuitelor oscilatoare, oscilatorul Hartley există în mai multe forme, cea mai obișnuită fiind circuitul cu tranzistor de mai sus.

Această configurație a oscilatorului Hartley are un circuit rezervor acordat, cu bobina sa rezonantă cu priză, pentru a trimite o fracțiune din semnalul de ieșire înapoi la emitorul tranzistorului. Deoarece ieșirea emitorului tranzistorului este întotdeauna "în fază" cu ieșirea din colector, acest semnal de reacție este pozitiv. Frecvența de oscilație care este o tensiune sinusoidală este determinată de frecvența de rezonanță a circuitului rezervor.

În următorul tutorial despre Oscilatoare, ne vom uita la un alt tip de circuit oscilator LC care este opus oscilatorului Hartley numit Oscilatorul Colpitts. Oscilatorul Colpitts folosește două condensatoare în serie pentru a forma o capacitate cu priză în centru în paralel cu o singură inductanță în circuitul său rezervor rezonant.