Hartley Oscillators – Pilihan Terbaik dalam Mempertahankan Amplitudo Konstan

Osilator elektronik adalah rangkaian elektronik yang mengubah daya DC menjadi sinyal AC. Tergantung pada jenis filter selektif frekuensi, Anda dapat mengelompokkannya ke dalam osilator RC atau osilator LC.

Salah satu osilator paling umum yang akan Anda temukan di penerima radio atau sebagai osilator RF adalah Osilator Hartley. Ini adalah kemajuan dari osilator Armstrong, dan mudah untuk disetel. Hari ini, kita akan menyelam lebih dalam ke operasinya, konfigurasi, dll., Saat kita melanjutkan artikel.

Osilator elektronik

Apa itu Osilator Hartley?

Osilator Hartley, sebuah penemuan oleh Ralph Hartley pada tahun 1915, adalah jenis osilator harmonik. Osilator LC (rangkaian dengan induktor dan kapasitor) menentukan frekuensi osilasinya. Anda dapat menyetelnya untuk menghasilkan gelombang dalam pita frekuensi radio, oleh karena itu dikenal sebagai osilator RF. Rentang RF sinyal gelombang sinus mulai dari 30kHz hingga 30MHz.

Osilator Hartley sederhana

Sebuah fitur yang membedakan rangkaian osilator yang disetel memiliki satu kapasitor dalam hubungan paralel dengan dua induktor yang disadap tunggal. Terlebih lagi, dibutuhkan sinyal umpan balik yang diperlukan untuk osilasi dari koneksi pusat induktor.

Prinsip Kerja dan Diagram Rangkaian Osilator Hartley

Osilator Hartley memiliki beberapa komponen rangkaian seperti pada diagram dengan fungsi yang berbeda.

Diagram rangkaian Osilator Hartley

R1, R2, dan RE memberikan biasing rangkaian yang diperlukan sementara C2 dan C1 berfungsi sebagai kapasitor kopling.

Kemudian, radio frequency choke coil (RFC) secara terpisah menjaga kondisi DC dan AC di sirkuit. Itu karena menunjukkan reaktansi hampir nol dalam kondisi DC, sehingga tidak menyebabkan gangguan pada kapasitor DC. Selanjutnya, reaktansi RFC dalam aplikasi frekuensi tinggi besar, sehingga Anda dapat menganggapnya sebagai rangkaian terbuka.

Rangkaian ini juga memiliki penguat transistor yang memberikan pergeseran fasa 180°. L1, L2, dan C, komponen rangkaian tangki, menghasilkan frekuensi osilasi.

Nah, dari segi prinsip kerja;

• Jika Anda menerapkan tegangan suplai DC (VCC) ke rangkaian, akan ada peningkatan arus kolektor transistor. Itu akan mulai mengisi kapasitor di sirkuit tangki.
• Setelah muatan penuh, kapasitor akan mulai mengeluarkan muatan melalui induktor L2 dan L1.
• Saat kapasitor terlepas, induktor akan mulai mengisi daya.

(kumparan induktor)

Catatan;

Kapasitor menyimpan muatan dalam medan listrik, sedangkan induktor menyimpan dalam bentuk medan magnet . Oleh karena itu, ketika kapasitor terisi penuh, induktor akan secara otomatis mulai mengisi daya dan sebaliknya.

• Pengosongan dan pengisian terus menerus menyebabkan keluaran memiliki osilasi sinusoidal. Dan karena amplitudo kami juga secara bertahap menurun, kami akan memiliki osilasi teredam pada sinyal output. Penurunan amplitudo disebabkan oleh resistansi internal induktor yang mengakibatkan hilangnya panas pada rangkaian (I ² R).
• Selain itu, sirkuit tangki memberikan pergeseran fasa 180° antara titik B dan A. Namun, titik C tetap di-ground. Dengan demikian, ketika b negatif, a akan positif.
• Untuk mempertahankan osilasi kami untuk waktu yang lama, kami perlu memperkuat osilasi sinusoidal teredam kami. Jadi, kami akan memberikan output rangkaian tangki sebagai input ke transistor dengan konfigurasi emitor umum. Di sana, transistor akan memperkuat sinyal sinusoidal.
• Selanjutnya, induktansi timbal balik di antara induktor L1 dan L2 menerima sinyal/energi umpan balik.
• Setelah itu, kapasitor dalam rangkaian tangki selanjutnya menghasilkan osilasi sinusoidal setelah menerima energi pengisian dari transistor dengan keluaran yang diperkuat.
• Dalam arti lain, output yang diperkuat mengkompensasi kehilangan panas yang terjadi pada rangkaian tangki. Oleh karena itu, rangkaian tangki memastikan amplitudo keluaran konstan pada rentang frekuensi kerja alih-alih mengurangi amplitudo.

Frekuensi Osilasi dari osilator Hartley

Anda dapat menghitung frekuensi osilasi yang dihasilkan oleh rangkaian tangki yang serupa dengan rangkaian resonansi paralel. Untuk itu, kita akan menggunakan rumus;

C adalah kapasitansi C1 di sirkuit tangki.

Dalam osilator Hartley, kami menggunakan dua induktor di sirkuit tangki. Jadi, induktansi ekivalen kita adalah;

L _{sama dengan} =L ₁ + L ₂

Kita juga harus mempertimbangkan induktansi timbal balik antara kumparan ketika menemukan induktansi yang setara. Ini akan menjadi;

L _{sama dengan} =L ₁ + L ₂ + 2 juta

Terakhir, kami akan menyusun frekuensi osilasi sebagai;

Hartley Oscillator dalam Konfigurasi Berbeda

Osilator Hartley shunt-fed

Osilator Hartley shunt-fed menggunakan konfigurasi emitor bersama.

Osilator Hartley shunt-fed

Saat menggunakan satu tegangan suplai, resistor pembagi tegangan R_B dan R1 menyediakan bias tetap.

C1 melewati R_E , resistor penyerap emitor yang menstabilkan suhu.

Kemudian, induktor L3 shunt-feed kolektor sebagai C3 berfungsi sebagai kapasitor kopling dan pemblokiran DC. Pemblokiran dan kopling mencegah kolektor dari hubungan arus pendek.

Demikian juga, C2 adalah kapasitor kopling pemblokiran basis yang memastikan basis ke ground tidak memiliki korsleting.

Pengoperasian osilator Hartley shunt-fed

Setelah rangkaian shunt-fed menerima energi, R1 dan R_B menentukan bias awal. Pada saat yang sama, umpan balik yang didapat dari kolektor ke basis melalui L2 dan L1 membangun osilasi.

Catatan;

Jalur AC ada dari emitor melalui L2 dan C2 ke basis. Jalur ini mirip dengan yang melalui L1 dan C3 ke kolektor.

Bias degeneratif mengembangkan RE crossway selama osilasi (dan nilai C1 yang benar).

Nilai elemen yang dipimpin shunt menentukan hal berikut:

1. R_B dan nilai R1 memberikan bias kelas C untuk memulai dengan mudah.
2. Nilai C1 dan RE adalah untuk stabilisasi suhu.
3. Terakhir, nilai bias kelas C atau B menentukan efisiensi operasi yang diperlukan.

Output akhirnya bisa datang dari induktor ke tangki atau kapasitor ke kolektor.

Osilator Hartley dengan rangkaian seri

Dalam konfigurasi kedua kami, osilator Hartley yang diberi makan seri, rangkaian dasar juga distabilkan oleh emitor dan dibias pembagi tegangan. Saat Anda menerapkan tegangan kolektor melalui keran induktor tangki, C3 melangsir sumber tegangan untuk sinyal. Selanjutnya, operasinya mirip dengan sirkuit shunt-fed.

Perbedaannya muncul ketika DC mengalir melalui bagian dari rangkaian tangki. Di sini, faktor Q dan stabilitas frekuensi osilator menjadi lebih rendah daripada rangkaian shunt-fed.

Diagram sirkuit dari osilator Hartley seri-makan

Hartley Oscillator Menggunakan Op-amp (penguat operasional)

Salah satu keuntungan utama dari op-amp adalah, Anda dapat menyesuaikan penguatan osilator secara individual menggunakan input dan pengaturan resistor umpan balik dari op-amp dalam mode pembalik. Oleh karena itu, Anda dapat menyatakan keuntungan dengan menggunakan persamaan;

A =-Rf/R1

Dengan demikian;

-Rf = resistor umpan balik

R1 = resistor masukan

A =Keuntungan

Osilator Hartley menggunakan op-amp

Dalam inversi dengan transistor, gain akan sedikit lebih besar dari atau sama dengan rasio L2 dan L1. Dalam versi rangkaian Op-amp, stabilitas frekuensi meningkat karena minimal tergantung pada elemen rangkaian tangki. Namun, baik versi transistor maupun versi op-amp memiliki persamaan frekuensi dan prinsip kerja yang sama.

Keuntungan dan Kerugian Osilator Hartley

Kelebihan osilator Hartley meliputi;

• Pertama-tama, Anda dapat menggunakan koil tunggal sebagai trafo otomatis, bukan trafo besar.
• Kedua, Anda hanya memerlukan beberapa komponen, seperti dua induktor tetap atau koil yang disadap.
• Selanjutnya, jika Anda mengganti kapasitor dengan kristal kuart, Anda dapat menghasilkan variasi osilator kristal frekuensi tetap.

Satu liter kristal

• Kemudian, Anda dapat mempertahankan amplitudo output pada rentang frekuensi tetap yang diperlukan.
• Terakhir, Anda dapat memvariasikan frekuensi menggunakan induktor variabel atau kapasitor variabel tunggal.

Kekurangannya adalah;

• Sayangnya, Anda tidak dapat menggunakan osilator Hartley untuk osilasi frekuensi rendah.
• Selain itu, ia memiliki distorsi harmonik sehingga tidak cocok untuk aplikasi yang membutuhkan gelombang sinus murni. Untungnya, Anda dapat menghilangkan distorsi dengan menambahkan sirkuit stabilisasi amplitudo.

Kesimpulan

Secara singkat, osilator Hartley memiliki berbagai aplikasi, seperti menghasilkan gelombang sinus dengan frekuensi yang diinginkan. Tidak hanya itu, mereka juga memiliki banyak konfigurasi seperti penguat berbasis Field Effect Transistor (FET), seri atau shunt-fed, dll.

Anda dapat menghubungi kami untuk mengetahui lebih banyak tentang osilator Hartley. Kami siap melayani Anda.