Một trong những nhược điểm chính của mạch Dao động LC cơ bản mà chúng ta đã xem xét trong hướng dẫn trước là chúng không có phương tiện kiểm soát biên độ của dao động và cũng khó điều chỉnh dao động đến tần số cần thiết. Nếu ghép điện từ tích lũy giữa L 1 và L 2 quá nhỏ thì sẽ không đủ phản hồi và các dao động cuối cùng sẽ chết dần về không.
Tương tự như vậy nếu phản hồi quá mạnh, các dao động sẽ tiếp tục tăng biên độ cho đến khi chúng bị giới hạn bởi các điều kiện mạch tạo ra méo tín hiệu. Vì vậy, rất khó để “điều chỉnh” bộ dao động.
Tuy nhiên, có thể cấp lại chính xác lượng điện áp thích hợp cho các dao động biên độ không đổi. Nếu chúng ta cung cấp lại nhiều hơn mức cần thiết, biên độ của dao động có thể được điều khiển bằng cách làm lệch bộ khuếch đại theo cách mà nếu các dao động tăng biên độ, độ lệch sẽ tăng lên và giảm độ lợi của bộ khuếch đại.
Nếu biên độ của dao động giảm thì độ lệch giảm và độ lợi của bộ khuếch đại tăng, do đó làm tăng phản hồi. Bằng cách này, biên độ của dao động được giữ không đổi bằng cách sử dụng một quá trình được gọi là Phân cực nền tự động.
Một ưu điểm lớn của Phân cực nền tự động trong bộ dao động được điều khiển bằng điện áp, là bộ dao động có thể được thực hiện hiệu quả hơn bằng cách cung cấp phân cực Class-B hoặc thậm chí điều kiện phân cực Class-C của bóng bán dẫn. Điều này có ưu điểm là dòng điện cực góp chỉ chạy trong một phần của chu kỳ dao động nên dòng điện cực góp tĩnh là rất nhỏ. Sau đó, mạch dao động cơ bản “tự điều chỉnh” này tạo thành một trong những loại cấu hình phổ biến nhất của cấu hình dao động phản hồi cộng hưởng song song LC được gọi là mạch Dao động Hartley .
Mạch tăng dao động Hartley
Trong Mạch 3 điểm điện cảm Hartley , mạch LC đã điều chỉnh được kết nối giữa bộ thu và đế của bộ khuếch đại bóng bán dẫn. Đối với điện áp dao động có liên quan, bộ phát được nối với một điểm điều chỉnh trên cuộn dây mạch điều chỉnh.
Phần hồi tiếp của mạch điện bình LC điều chỉnh được lấy từ tâm điểm của cuộn dây thuần cảm hoặc cả hai cuộn dây riêng rẽ mắc nối tiếp với một tụ điện biến thiên C như hình vẽ.
Mạch Hartley thường được gọi là bộ dao động tự cảm tách vì cuộn dây L được điều chỉnh ở giữa. Trong thực tế, độ tự cảm L hoạt động giống như hai cuộn dây riêng biệt ở rất gần nhau với dòng điện chạy qua phần cuộn dây XY tạo ra tín hiệu vào phần cuộn dây YZ bên dưới.
Một mạch Bộ tạo dao động Hartley có thể được tạo từ bất kỳ cấu hình nào sử dụng một cuộn dây được điều chỉnh duy nhất (tương tự như máy biến áp tự động) hoặc một cặp cuộn dây nối tiếp song song với một tụ điện như hình dưới đây.
Mạch 3 điểm điện cảm Hartley cơ bản
Khi mạch được dao động, điện áp tại điểm X (sưu tầm), so với chỉ Y (emitter), là 180 o dịch pha với điện áp tại điểm Z (cơ sở) so với chỉ Y . Ở tần số dao động, trở kháng của tải Collector là điện trở và sự gia tăng của điện áp Cơ bản làm giảm điện áp của Collector.
Do đó, có sự thay đổi pha 180 o trong điện áp giữa cực B và cực C và điều này cùng với sự thay đổi pha 180 o ban đầu trong vòng phản hồi cung cấp mối quan hệ pha chính xác của phản hồi dương cho các dao động được duy trì.
Lượng phản hồi phụ thuộc vào vị trí của “điểm tiếp xúc” của cuộn cảm. Nếu điều này được di chuyển đến gần bộ thu thập, lượng phản hồi sẽ tăng lên, nhưng sản lượng được thực hiện giữa Bộ thu thập và trái đất sẽ giảm và ngược lại. Điện trở, R1 và R2 cung cấp phân cực DC ổn định thông thường cho bóng bán dẫn theo cách bình thường trong khi các tụ điện hoạt động như tụ chặn DC.
Trong Mạch 3 điểm điện cảm Hartley này , dòng điện Bộ thu một chiều chạy qua một phần của cuộn dây và vì lý do này, mạch được cho là “Cấp dòng” với tần số dao động của Bộ tạo dao động Hartley được cho là.
Lưu ý: L T là tổng cảm tích lũy cùng nếu hai cuộn dây riêng biệt được sử dụng bao gồm cảm lẫn nhau của họ, M .
Tần số dao động có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi tụ điện “điều chỉnh”, C hoặc bằng cách thay đổi vị trí của lõi bụi sắt bên trong cuộn dây (điều chỉnh cảm ứng) tạo ra một đầu ra trên một dải tần số rộng, giúp điều chỉnh rất dễ dàng. Ngoài ra, Bộ tạo dao động Hartley tạo ra một biên độ đầu ra không đổi trên toàn bộ dải tần.
Cũng như Bộ tạo dao động Hartley được cấp sê-ri ở trên, cũng có thể kết nối mạch bể điều chỉnh qua bộ khuếch đại như một bộ dao động cấp nguồn shunt như hình dưới đây.
Mạch 3 điểm điện cảm Hartley được cấp nguồn từ Shunt
Trong mạch dao động Hartley được cấp nguồn shunt, cả thành phần AC và DC của dòng điện Collector đều có các đường dẫn riêng biệt xung quanh mạch. Vì thành phần DC bị chặn bởi tụ điện, C2 không DC chạy qua cuộn dây thuần cảm, L và ít công suất bị lãng phí hơn trong mạch điều chỉnh.
Cuộn dây tần số vô tuyến (RFC), L2 là cuộn cảm RF có điện trở cao ở tần số dao động để phần lớn dòng điện RF được đưa vào mạch bể điều chỉnh LC thông qua tụ điện, C2 khi thành phần DC đi qua L2 để Nguồn cung cấp năng lượng. Một điện trở có thể được sử dụng thay cho cuộn dây RFC, L2 nhưng hiệu suất sẽ thấp hơn.
Ví dụ về Mạch 3 điểm điện cảm Hartley số 1
Một mạch Dao động Hartley có hai cuộn cảm riêng lẻ, mỗi cuộn cảm 0,5mH, được thiết kế để cộng hưởng song song với một tụ điện thay đổi được có thể điều chỉnh trong khoảng từ 100pF đến 500pF. Xác định tần số trên và dưới của dao động cũng như băng thông của bộ dao động Hartley.
Từ trên, chúng ta có thể tính toán tần số dao động cho Bộ dao động Hartley là:
Đoạn mạch gồm hai cuộn dây thuần cảm mắc nối tiếp nên tổng độ tự cảm đã cho là:
Tần số cao của Mạch 3 điểm điện cảm Hartley
Tần số thấp của bộ dao động Hartley
Bandwidth dao động Hartley
Hartley Oscillator sử dụng Op-amp
Ngoài việc sử dụng bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực (BJT) làm tầng hoạt động của bộ khuếch đại của bộ dao động Hartley, chúng ta cũng có thể sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường, (FET) hoặc bộ khuếch đại hoạt động, (op-amp). Hoạt động của Bộ tạo dao động Op-amp Hartley hoàn toàn giống như đối với phiên bản transistorised với tần suất hoạt động được tính theo cùng một cách. Hãy xem xét mạch dưới đây.
Mạch Op-amp tạo dao động Hartley
Ưu điểm của việc xây dựng Bộ tạo dao động Hartley sử dụng bộ khuếch đại hoạt động làm giai đoạn hoạt động của nó là độ lợi của op-amp có thể được điều chỉnh rất dễ dàng bằng cách sử dụng điện trở phản hồi R1 và R2 . Như với bộ dao động transistorised ở trên, độ lợi của mạch phải bằng hoặc lớn hơn một chút so với tỷ lệ L1 / L2 . Nếu hai cuộn dây thuần cảm được quấn vào một lõi chung và tồn tại độ tự cảm lẫn nhau M thì tỉ số trở thành (L1 + M) / (L2 + M) .
Tóm tắt về bộ dao động Hartley
Tóm lại, Bộ tạo dao động Hartley bao gồm một mạch bình cộng hưởng LC song song mà phản hồi của nó đạt được bằng một bộ chia cảm ứng. Giống như hầu hết các mạch dao động, dao động Hartley tồn tại ở một số dạng, với dạng phổ biến nhất là mạch bán dẫn ở trên.
Đây Hartley Oscillator cấu hình có một mạch cộng hưởng với cuộn dây cộng hưởng để nuôi một phần nhỏ của tín hiệu trở lại đầu ra cho emitter của transistor. Vì đầu ra của bộ phát bóng bán dẫn luôn “cùng pha” với đầu ra ở bộ thu, tín hiệu phản hồi này là tích cực. Tần số dao động là điện áp sóng hình sin được xác định bằng tần số cộng hưởng của mạch trong bể.
Trong hướng dẫn tiếp theo về Bộ tạo dao động, chúng ta sẽ xem xét một loại mạch dao động LC khác ngược lại với bộ tạo dao động Hartley được gọi là Bộ tạo dao động Colpitts. Bộ dao động Colpitts sử dụng hai tụ điện mắc nối tiếp để tạo thành một điện dung có tâm nối song song với một cuộn cảm đơn trong mạch bể cộng hưởng của nó.