Os osciladores eletrônicos são circuitos eletrônicos que convertem energia elétrica DC em sinais AC. Dependendo do tipo de filtro de seleção de frequência, você pode classificá-los como osciladores RC ou osciladores LC.
Os osciladores Hartley são um dos osciladores mais comuns em receptores de rádio ou osciladores de radiofrequência. Este é o avanço do oscilador Armstrong e é fácil de sintonizar. Hoje, vamos dar uma olhada em profundidade em sua operação, configuração, etc. À medida que avançamos com o artigo.
Oscilador eletrônico
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O que é um oscilador Hartley?
O oscilador Hartley é um vibrador harmônico inventado por Ralph Hartley em 1915. Os osciladores LC (um circuito composto por indução e capacitores) determinam sua frequência de oscilação. Você pode sintonizá-los para gerar ondas em faixas de radiofrequência e, portanto, são chamados osciladores de radiofrequência. As frequências de rádio dos sinais de onda sinusoidal variam de 30 kHz a 30 megahertz.
Oscilador simples de Hartley
Fonte: Wikimedia
Uma característica do circuito de sintonização do oscilador é que um capacitor está em paralelo com dois inductores de saída única. Além disso, ele obtém o sinal de feedback necessário para a oscilação a partir da conexão central da indução.
Princípio de funcionamento e diagrama de circuito do oscilador de Hartley
Os osciladores de Hartley têm vários componentes de circuito, como mostrado na figura, com diferentes funções.
Esquema de circuito do oscilador Hartley
R1, R2 e RE fornecem o deslocamento do circuito necessário, enquanto C2 e C1 atuam como capacitores acoplados.
Em seguida, a bobina de pulso de radiofrequência (RFC) mantém os estados DC e AC no circuito, respectivamente. Isso ocorre porque exibe uma resistência quase zero em condições de DC e, portanto, não causa interrupções no condensador DC. Além disso, os RFCs em aplicações de alta frequência são muito resistentes e, portanto, podem ser considerados um circuito aberto.
O circuito também possui um amplificador de transistor que fornece um desvio de fase de 180°. Os componentes L1, L2 e C do circuito de oscilação produzem frequências de oscilação.
Agora, em termos de princípio de trabalho;
Se você aplicar uma tensão de alimentação DC (VCC) ao circuito, a corrente do coletor do transistor aumentará. Isso começa a carregar o capacitor no circuito de armazenamento de energia.
Quando totalmente carregado, o capacitor começará a descarregar através da indução L2 e L1.
Com a descarga do capacitor, a indução começará a ser carregada.
(fila elétrica)
Atenção;
O capacitor armazena carga elétrica em um campo elétrico, enquanto o inductor
campo magnético
Senhoras e senhores. Portanto, quando o capacitor é completamente descarregado, o inducting começa a carregar automaticamente e vice-versa.
A descarga e o carregamento contínuos resultam em uma saída com uma oscilação sinusoidal. Como nossa amplitude também está diminuindo gradualmente, o sinal de saída terá principalmente oscilações de amortecimento. A diminuição da amplitude é devido à resistência interna da indução que resulta na perda de calor (IR) do circuito.
Além disso, o circuito de armazenamento de energia fornece um desvio de fase de 180° entre o ponto B e o ponto A. No entanto, o ponto C permanece aterrissado. Portanto, quando b é negativo, a é positivo.
Para manter a oscilação por muito tempo, precisamos amplificar a oscilação sinusoidal amortecida. Portanto, usamos a saída do circuito de armazenamento de energia como entrada para o transistor de configuração de emissor comum. Lá, o transistor amplificará o sinal sinusoidal.
Em seguida, a interação entre os inductos L1 e L2 recebe o sinal de feedback / energia.
Depois disso, o capacitor no circuito de armazenamento de energia cria uma oscilação senoidal adicional depois de receber energia de carregamento de um transistor com saída amplificada.
Por outro lado, a saída amplificada compensa as perdas de calor geradas pelo circuito de armazenamento de energia. Portanto, os circuitos de armazenamento de energia garantem que a amplitude de saída seja constante na faixa de frequência operacional, em vez de diminuir a amplitude.
Frequência dos Osciladores de Hartley
Semelhante a qualquer circuito de ressonância paralela, você pode calcular a frequência de oscilação gerada pelo circuito de armazenamento de energia. Para isso, usaremos a fórmula:
C é o capacitor C1 no circuito de armazenamento de energia.
No oscilador Hartley, usamos dois inductos no circuito de armazenamento de energia. Portanto, nossa indutância equivalente é:
Leq = L1+ L2
Ao buscar a indução equivalente, também devemos considerar a interação entre as bobinas. será;
Leq = L1+ L2+ 2M
Finalmente, vamos classificar a frequência de oscilação como:
Osciladores de Hartley em diferentes configurações
Oscilador Hartley.
Os osciladores Hartley de derivação usam uma configuração de emissor comum.
Oscilador de alimentação paralela Hartley.
Quando uma tensão de alimentação é usada, os resistores de tensão dividida RB e R1 fornecem um desvio fixo.
C1 ignora a temperatura estável do pólo de emissão que cobre o resistente RE.
Em seguida, o inductor L3 é alimentado em paralelo ao coletor, pois o C3 atua como um capacitor acoplado e bloqueio de DC. O bloqueio e o acoplamento impedem o curto-circuito do coletor.
Da mesma forma, o C2 é um capacitor de acoplamento de bloqueio de base, garantindo que a base não corta o circuito para a terra.
A operação do oscilador Hartley de alimentação paralela
Depois que o circuito de bifurcação recebe alguma energia, R1 e RB determinam o desvio inicial. Ao mesmo tempo, as oscilações são formadas através do feedback do coletor para a base através de L2 e L1.
Atenção;
Há um caminho de comunicação do pólo de emissão através de L2 e C2 para o pólo de base. Este caminho é semelhante ao caminho para o coletor através de L1 e C3.
O viés degenerativo é gerado lateralmente durante o processo de oscilação (e o valor correto para C1).
O valor do componente LED paralelo determina o seguinte:
A saída pode eventualmente ser percebida a partir de um circuito de armazenamento de energia elétrica ou a partir de um capacitor para um coletor.
Oscilador de alimentação em série Hartley.
Na nossa segunda configuração, o oscilador Hartley alimentado em série, o circuito base é também estabilizado pelo emissor e polarizado por um divisor de tensão. Ao aplicar a tensão do coletor através da derivação do indutor do tanque, C3 desvia a fonte de tensão para o sinal. Além disso, o seu funcionamento é semelhante ao do circuito alimentado por derivação.
A diferença surge quando a CC flui através de uma secção do circuito do tanque. Aqui, o fator Q e a estabilidade da frequência do oscilador tornam-se mais baixos do que num circuito alimentado em paralelo.
Diagrama de circuito de um oscilador Hartley alimentado em série
Oscilador Hartley usando amplificador operacional (op-amp)
Uma das principais vantagens do amplificador operacional é o facto de se poder ajustar individualmente o ganho do oscilador utilizando uma entrada e uma resistência de realimentação. Portanto, é possível expressar o ganho usando a equação;
A = -Rf/R1
Sendo assim;
-Rf = feedback resistor
R1 = input resistor
A = Gain
Um oscilador Hartley com amplificador operacional
Nas inversões com transístores, o ganho será ligeiramente superior ou igual ao rácio de L2 e L1. Na versão com circuito op-amp, a estabilidade da frequência é maior, pois depende minimamente dos elementos do circuito tanque. No entanto, tanto a versão com transístor como a versão com amplificador operacional têm equações de frequência e princípios de funcionamento semelhantes.
Vantagens e Desvantagens do Oscilador Hartley
Os prós de um oscilador Hartley incluem;
Em primeiro lugar, pode utilizar uma única bobina como auto-transformador em vez de um grande transformador.
Em segundo lugar, só precisa de alguns componentes, tais como dois indutores fixos ou uma bobina com derivação.
Além disso, se substituir o condensador por um cristal de quartzo, pode gerar uma variação de um oscilador de cristal de frequência fixa.
Um cristal de quartzo
Fonte: Wikipedia
Assim, será possível manter a amplitude de saída ao longo da gama de frequências fixas requerida.
Por último, pode variar a frequência utilizando um indutor variável ou um condensador variável simples.
Os contras são;
Infelizmente, não é possível utilizar osciladores Hartley para oscilações de baixa frequência.
Além disso, tem distorções harmónicas, pelo que não é adequado para aplicações que necessitem de ondas sinusoidais puras. Felizmente, é possível remover as distorções adicionando um circuito de estabilização de amplitude.
Conclusão
Resumidamente, os osciladores Hartley têm várias aplicações, como produzir uma onda sinusoidal com a frequência desejada. Para além disso, também têm muitas configurações, como o amplificador baseado em transístor de efeito de campo (FET), alimentado em série ou em derivação, etc.
Pode contactar-nos para obter mais conhecimentos sobre osciladores Hartley. Estamos ao seu dispor.
