Bộ dao động Hartley

Nói một cách dễ hiểu, bộ tạo dao động là một mạch chuyển đổi nguồn điện một chiều từ nguồn cấp thành nguồn điện xoay chiều cho Tải. Hệ thống tạo dao động được xây dựng bằng cách sử dụng cả thành phần tích cực và thụ động và nó được sử dụng để tạo ra các dạng sóng hình sin hoặc bất kỳ dạng sóng lặp lại nào khác ở đầu ra mà không cần bất kỳ ứng dụng nào của tín hiệu đầu vào bên ngoài. Chúng tôi đã thảo luận về một số bộ dao động trong các hướng dẫn trước của chúng tôi:

• Colpitts Oscillator
• Bộ dao động dịch chuyển pha RC
• Wein Bridge Oscillator
• Bộ dao động tinh thể thạch anh
• Mạch dao động dịch pha
• Bộ dao động điều khiển điện áp (VCO)

Bất kỳ loại máy phát hoặc máy thu radio-TV nào hoặc bất kỳ thiết bị kiểm tra nào trong phòng thí nghiệm đều có bộ tạo dao động. Nó là thành phần chính để tạo ra tín hiệu đồng hồ. Một ứng dụng dao động đơn giản có thể được nhìn thấy bên trong một thiết bị rất phổ biến như đồng hồ. Đồng hồ sử dụng bộ dao động để tạo ra tín hiệu đồng hồ 1 Hz.

Bộ tạo dao động được phân loại là bộ dao động hình sin hoặc bộ dao động thư giãn tùy thuộc vào dạng sóng đầu ra. Nếu một bộ dao động tạo ra một sóng hình sin với tần số xác định trên đầu ra thì bộ dao động đó được gọi là bộ dao động hình sin. Bộ tạo dao động thư giãn cung cấp các sóng không hình sin như sóng vuông hoặc sóng tam giác hoặc bất kỳ loại sóng tương tự nào trên đầu ra.

Khác với việc phân loại bộ tạo dao động dựa trên tín hiệu đầu ra, Bộ dao động có thể được phân loại bằng cách sử dụng cấu trúc mạch như bộ dao động kháng âm, bộ dao động phản hồi, v.v.

Bộ tạo dao động Hartley là một trong những bộ dao động phản hồi loại LC (Điện dẫn-Tụ điện) được phát minh vào năm 1915 bởi kỹ sư người Mỹ Ralph Hartley. Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ thảo luận về cấu tạo và ứng dụng của bộ tạo dao động Hartley.

Mạch xe tăng

Bộ dao động Hartley là một bộ dao động LC. Một máy dao động LC bao gồm một mạch bình là bộ phận thiết yếu để tạo ra dao động cần thiết. Mạch điện trong bể sử dụng ba linh kiện, hai cuộn cảm và một tụ điện. Tụ điện mắc song song hai đầu cuộn cảm nối tiếp. Dưới đây là sơ đồ mạch của Harley Oscillator:

Tại sao tổ hợp cuộn cảm-tụ điện được gọi là mạch bình? Vì mạch LC lưu tần số của dao động. Trong mạch điện bình, tụ điện và hai cuộn cảm nối tiếp đang được tích điện và phóng điện lặp đi lặp lại với nhau tạo ra dao động. Điện tích và thời điểm phóng điện hay nói cách khác, giá trị của tụ điện và cuộn cảm là yếu tố chính quyết định tần số dao động.

Dựa trên bóng bán dẫn

Trong hình trên, một mạch dao động Hartley thực tế được hiển thị trong đó một thành phần hoạt động là bóng bán dẫn PNP. Trong mạch, điện áp đầu ra xuất hiện trên mạch bể được kết nối với bộ thu. Tuy nhiên, điện áp phản hồi cũng là một phần của điện áp đầu ra được ký hiệu là V1, xuất hiện trên cuộn cảm L1.

Các tần số là tỷ lệ thuận với tỷ lệ của tụ điện và cuộn cảm giá trị.

Hoạt động của mạch dao động Hartley

Thành phần tích cực trong Hartley Oscillator là bóng bán dẫn. Điểm hoạt động DC trong vùng hoạt động của các đặc tính được điều chỉnh bởi các điện trở R1, R2, RE và điện áp nguồn cấp cho bộ góp VCC. Tụ CB là tụ chặn và CE là tụ phụ.

Các bóng bán dẫn được cấu hình trong cấu hình bộ phát chung. Trong cấu hình này, điện áp đầu vào và đầu ra của bóng bán dẫn có sự dịch chuyển pha 180 độ. Trong mạch, điện áp ra V1 và điện áp hồi tiếp V2 lệch pha nhau 180 độ. Bằng cách kết hợp hai điều này, chúng tôi nhận được tổng số 360 độ dịch pha, điều cần thiết cho dao động (được gọi là tiêu chí Barkhausen).

Một điều cần thiết khác để bắt đầu dao động bên trong mạch mà không cần áp dụng tín hiệu bên ngoài là tạo ra điện áp nhiễu bên trong mạch. Khi bật nguồn, một điện áp nhiễu được tạo ra với phổ nhiễu rộng và nó có thành phần điện áp yêu cầu ở tần số, cần thiết cho bộ dao động.

Hoạt động xoay chiều của đoạn mạch không bị ảnh hưởng bởi điện trở R1 và R2 cho giá trị điện trở lớn. Hai điện trở này được sử dụng cho phân cực của bóng bán dẫn. Trái đất và CE đang được sử dụng cho khả năng miễn nhiễm của mạch tổng thể và hai điện trở và tụ điện này được sử dụng làm điện trở phát và tụ phát.

Hoạt động xoay chiều phần lớn bị ảnh hưởng bởi tần số cộng hưởng của mạch bình. Tần số của dao động có thể được xác định bằng cách sử dụng công thức dưới đây-

F = 1 / 2π√L _T C

Tổng cảm của mạch bể là L _T = L ₁ + L ₂

Bộ tạo dao động Hartley dựa trên Op-Amp

Trong hình trên, bộ dao động Hartley dựa trên op-amp đã được hiển thị trong đó tụ điện C1 được kết nối song song với L1 và L2 mắc nối tiếp.

Op-amp được kết nối theo cấu hình đảo ngược, trong đó điện trở R1 và R2 là điện trở phản hồi. Độ lợi điện áp của bộ khuếch đại có thể được xác định bằng công thức được đề cập dưới đây:

A = - (R2 / R1)

Điện áp hồi tiếp và điện áp ra cũng được ký hiệu trong mạch dao động Hartley dựa trên op-amp ở trên.

Tần số của Dao động có thể được tính theo cùng một công thức được sử dụng trong phần dao động Hartley dựa trên bóng bán dẫn.

Bộ dao động Hartley thường dao động trong dải tần RF. Tần số có thể được thay đổi bằng cách thay đổi giá trị của cuộn cảm hoặc tụ điện hoặc cả hai. Đối với việc lựa chọn một thành phần thay đổi, tụ điện được chọn phía trên cuộn cảm vì chúng có thể dễ dàng thay đổi so với cuộn cảm. Tần số của dao động có thể được thay đổi theo tỷ lệ 3: 1 để biến thiên êm dịu.

Ví dụ về Hartley Oscillator

Giả sử một bộ dao động Hartley có tần số thay đổi 60-120 KHz bao gồm một tụ điện (100 pF đến 400 pF). Đoạn mạch bình có hai cuộn cảm trong đó giá trị của một cuộn cảm là 39uH. Vì vậy, để tìm giá trị của cuộn cảm khác, chúng ta sẽ làm theo quy trình dưới đây:

Tần số của bộ dao động Hartley là-

F = 1 / 2π√L _T C

Trong trường hợp này, tần số thay đổi trong khoảng 60 đến 120 kHz, đó là tỷ lệ 1: 2. Sự biến thiên của tần số có thể được thực hiện bởi một cặp cuộn dây vì điện dung thay đổi theo tỷ lệ 100pF: 400 pF, tỷ lệ 1: 4.

Vì vậy, khi tần số F là 60 kHz thì điện dung là 400 pF.

Hiện nay,

Vậy tổng điện dung là 17,6 mH và giá trị của cuộn cảm khác là

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

Sự khác biệt giữa Bộ tạo dao động Hartley và Bộ tạo dao động Colpitts

Bộ dao động Colpitts rất giống với bộ tạo dao động Hartley nhưng có sự khác biệt về cấu tạo giữa hai loại này. Mặc dù Hartley và Colpitts, cả hai bộ dao động đều có ba thành phần trong mạch bình, bộ dao động Colpitts sử dụng một cuộn cảm đơn song song với hai tụ điện mắc nối tiếp trong khi bộ dao động Hartley sử dụng hoàn toàn ngược lại, một tụ điện đơn song song với hai cuộn cảm mắc nối tiếp.

Ưu điểm và nhược điểm của Hartley Oscillator

Ưu điểm:

1. Biên độ đầu ra không tỷ lệ thuận với dải tần số thay đổi và biên độ gần như không đổi.

2. Tần số có thể dễ dàng kiểm soát bằng cách sử dụng tông đơ thay vì tụ điện cố định trong mạch bể.

3. Rất thích hợp cho các ứng dụng dải tần RF do tạo tần số RF ổn định.

Nhược điểm

1.Hartley Oscillator cung cấp một sóng hình sin bị méo và không thích hợp cho các hoạt động liên quan đến sóng hình sin thuần túy. Lý do chính cho nhược điểm này là lượng sóng hài cao gây ra trên đầu ra.

2. ở tần số thấp, giá trị cuộn cảm trở nên lớn.

Mạch dao động Hartley chủ yếu được sử dụng để tạo ra sóng sin trong các thiết bị khác nhau như máy phát và máy thu Radio.