- El circuito del tanque
- Basado en transistores
- Funcionamiento del circuito del oscilador Hartley
- Oscilador Hartley basado en amplificador operacional
- Ejemplo de oscilador Hartley
- Diferencias entre el oscilador Hartley y el oscilador Colpitts
- Ventajas y desventajas del oscilador Hartley
En términos simples, el oscilador es un circuito que convierte la energía de CC de la fuente de suministro a la energía de CA para la carga. El sistema de oscilador se construye utilizando componentes activos y pasivos y se utiliza para la producción de ondas sinusoidales o cualquier otra forma de onda repetitiva en la salida sin ninguna aplicación de una señal de entrada externa. Hablamos de algunos osciladores en nuestros tutoriales anteriores:
- Oscilador de Colpitts
- Oscilador de cambio de fase RC
- Oscilador de puente Wein
- Oscilador de cristal de cuarzo
- Circuito del oscilador de cambio de fase
- Oscilador controlado por voltaje (VCO)
Cualquier tipo de transmisor o receptor de radio-TV o cualquier equipo de prueba de laboratorio tiene el oscilador. Es el componente principal para producir la señal de reloj. Se puede ver una aplicación de oscilador simple dentro de un dispositivo muy común, como un reloj. Los relojes utilizan un oscilador para producir una señal de reloj de 1 Hz.
Los osciladores se clasifican como un oscilador sinusoidal o el oscilador de relajación según la forma de onda de salida. Si un oscilador produce una onda sinusoidal con frecuencia definida a través de la salida, el oscilador se llama oscilador sinusoidal. Los osciladores de relajación proporcionan ondas no sinusoidales, como onda cuadrada o triangular, o cualquier tipo de onda similar a través de la salida.
Además de las clasificaciones de oscilador basadas en la señal de salida, los osciladores se pueden clasificar utilizando la construcción del circuito como oscilador de resistencia negativa, oscilador de retroalimentación, etc.
El oscilador Hartley es uno de los osciladores de retroalimentación de tipo LC (inductor-capacitor) que fue inventado en 1915 por el ingeniero estadounidense Ralph Hartley. En este tutorial, discutiremos sobre la construcción y aplicación del oscilador Hartley.
El circuito del tanque
El oscilador Hartley es un oscilador LC. Un oscilador LC consta de un circuito tanque que es una parte esencial para producir la oscilación requerida. El circuito del tanque utiliza tres componentes, dos inductores y un condensador. El condensador está conectado en paralelo con dos inductores en serie. A continuación se muestra el diagrama de circuito del oscilador Harley:
¿Por qué la combinación de inductor-condensador se llama circuito de tanque? Porque el circuito LC almacena la frecuencia de la oscilación. En el circuito del tanque, el condensador y dos inductores en serie se cargan y descargan entre sí de forma repetitiva, lo que produce una oscilación. El tiempo de carga y descarga o, en otras palabras, el valor del condensador y los inductores es el principal factor determinante de la frecuencia de oscilación.
Basado en transistores
En la imagen de arriba, se muestra un circuito oscilador Hartley práctico donde un componente activo es un transistor PNP. En el circuito, el voltaje de salida aparece a través del circuito del tanque que está conectado al colector. Sin embargo, el voltaje de retroalimentación también es parte del voltaje de salida que se denota como V1, que aparece a través del inductor L1.
La frecuencia es directamente proporcional a la relación entre los valores de los condensadores y los inductores.
Funcionamiento del circuito del oscilador Hartley
El componente activo en Hartley Oscillator es el transistor. El punto de funcionamiento de CC en la región activa de las características se rige por las resistencias R1, R2, RE y la tensión de alimentación del colector VCC. El condensador CB es el condensador de bloqueo y CE es el condensador de derivación Easter.
El transistor configurado en configuración de emisor común. En esta configuración, el voltaje de entrada y salida del transistor tiene un cambio de fase de 180 grados. En el circuito, el voltaje de salida V1 y el voltaje de retroalimentación V2 tienen un cambio de fase de 180 grados. Combinando estos dos, obtenemos un cambio de fase total de 360 grados, esencial para la oscilación (conocido como criterio de Barkhausen).
Otra cosa esencial para iniciar la oscilación dentro del circuito sin aplicar una señal externa es producir voltaje de ruido dentro del circuito. Cuando se conecta la alimentación, se produce un voltaje de ruido con un amplio espectro de ruido y tiene el componente de voltaje requerido en la frecuencia, requerida para el oscilador.
La operación de CA de los circuitos no se ve afectada por la resistencia R1 y R2 para un valor de resistencia grande. Estas dos resistencias se utilizan para polarizar el transistor. La tierra y el CE se utilizan para la inmunidad del circuito general y estas dos resistencias y el condensador se utilizan como resistencia de emisor y condensador de emisor.
La operación de CA se ve afectada en gran medida por la frecuencia de resonancia del circuito del tanque. La frecuencia de la oscilación se puede determinar utilizando la siguiente fórmula:
F = 1 / 2π√L T C
La inductancia total del circuito del tanque es L T = L 1 + L 2
Oscilador Hartley basado en amplificador operacional
En la imagen de arriba, se ha mostrado el oscilador Hartley basado en amplificador operacional donde el condensador C1 está conectado en paralelo con L1 y L2 en serie.
El amplificador operacional está conectado en una configuración inversora, donde la resistencia R1 y R2 es la resistencia de retroalimentación. La ganancia de voltaje del amplificador se puede determinar mediante la fórmula que se menciona a continuación:
A = - (R2 / R1)
El voltaje de retroalimentación y el voltaje de salida también se indican en el circuito oscilador Hartley basado en amplificador operacional anterior.
La frecuencia de la oscilación se puede calcular utilizando la misma fórmula que se utiliza en la sección del oscilador Hartley basada en transistores.
El oscilador Hartley suele oscilar en el rango de RF. La frecuencia se puede variar alterando el valor del inductor o condensadores o ambos. Para la selección de un componente variable, los condensadores se eligen por encima de los inductores, ya que pueden variarse fácilmente que los inductores. La frecuencia de la oscilación se puede cambiar en una proporción de 3: 1 para variaciones suaves.
Ejemplo de oscilador Hartley
Suponga que un oscilador Hartley con una frecuencia variable de 60-120 KHz consta de un condensador de ajuste (100 pF a 400 pF). El circuito del tanque tiene dos inductores donde el valor de un inductor es 39uH. Entonces, para encontrar el valor de otro inductor, seguiremos el siguiente procedimiento:
La frecuencia del oscilador Hartley es-
F = 1 / 2π√L T C
En esta situación donde la frecuencia varía entre 60 y 120 kHz, que es una relación de 1: 2. La variación de la frecuencia se puede obtener mediante un par de bobinas, ya que la capacitancia varía en una relación de 100 pF: 400 pF, que es una relación de 1: 4.
Entonces, cuando la frecuencia F es de 60 kHz, la capacitancia es de 400 pF.
Ahora,
Entonces, la capacitancia total es 17.6 mH y el valor de otro inductor es
17,6 mH - 0,039 mH = 17,56 mH.
Diferencias entre el oscilador Hartley y el oscilador Colpitts
El oscilador Colpitts es muy similar al oscilador Hartley, pero hay una diferencia en la construcción entre estos dos. Aunque Hartley y Colpitts, ambos osciladores tienen tres componentes en el circuito del tanque, el oscilador Colpitts usa un solo inductor en paralelo con dos capacitores en serie, mientras que el oscilador Hartley usa exactamente opuesto, un solo capacitor en paralelo con dos inductores en serie.
Ventajas y desventajas del oscilador Hartley
Ventajas:
1. La amplitud de salida no es proporcional al rango de frecuencia variable y la amplitud permanece casi constante.
2. La frecuencia es fácilmente controlable usando un trimmer en lugar del capacitor fijo en el circuito del tanque.
3.Bien adecuado para aplicaciones de rango de RF debido a la generación estable de frecuencia de RF.
Desventajas
1. El oscilador Hartley proporciona una onda sinusoidal distorsionada y no es adecuado para operaciones relacionadas con la onda sinusoidal pura. La principal razón de este inconveniente es la gran cantidad de armónicos inducidos en la salida.
2.En baja frecuencia, el valor del inductor aumenta.
El circuito del oscilador Hartley se utiliza principalmente para generar ondas sinusoidales en varios dispositivos, como transmisores y receptores de radio.