하틀리 발진기

간단히 말해서 발진기는 DC 전원을 공급원에서 AC 전원으로 변환하여 부하로 변환하는 회로입니다. 발진기 시스템은 능동 및 수동 구성 요소를 모두 사용하여 구축되며 외부 입력 신호를 적용하지 않고 출력에서 정현파 또는 기타 반복 파형을 생성하는 데 사용됩니다. 이전 튜토리얼에서 몇 가지 오실레이터에 대해 논의했습니다.

Colpitts 발진기
RC 위상 편이 발진기
Wein Bridge 발진기
수정 진동자
위상 편이 발진기 회로
전압 제어 발진기 (VCO)

모든 종류의 라디오 -TV 송신기 또는 수신기 또는 실험실 테스트 장비에는 발진기가 있습니다. 이 클럭 신호를 생성하는 주성분이다. 간단한 오실레이터 응용 프로그램은 시계와 같은 매우 일반적인 장치에서 볼 수 있습니다. 시계는 발진기를 사용하여 1Hz 클록 신호를 생성합니다.

발진기는 출력 파형에 따라 정현파 발진기와 이완 발진기로 분류됩니다. 발진기가 출력 전체에 명확한 주파수를 갖는 정현파를 생성하는 경우 발진기를 정현파 발진기라고합니다. 이완 발진기는 구형파 또는 삼각파 또는 유사한 종류의 파동과 같은 비 사인파를 출력에 제공합니다.

출력 신호에 따른 발진기 분류 외에 네거티브 저항 발진기, 피드백 발진기 등과 같은 회로 구성을 사용하여 발진기를 분류 할 수 있습니다.

하틀리 발진기는 미국의 엔지니어 랄프 하틀리에 의해 1915 년에 발명 된 LC 유형 (인덕터 - 커패시터) 피드백 발진기의 하나입니다. 이 튜토리얼에서는 Hartley 발진기 의 구성 및 적용에 대해 설명합니다.

탱크 회로

Hartley 발진기는 LC 발진기 입니다. LC 발진기는 필요한 발진을 생성하는 데 필수적인 부품 인 탱크 회로로 구성됩니다. 탱크 회로는 세 가지 구성 요소, 두 개의 인덕터 및 하나의 커패시터를 사용합니다. 커패시터는 두 개의 직렬 인덕터와 병렬로 연결됩니다. 아래는 Harley Oscillator의 회로도입니다.

인덕터-커패시터 조합을 탱크 회로라고하는 이유는 무엇입니까? LC 회로는 발진 주파수를 저장하기 때문입니다. 탱크 회로에서 커패시터와 두 개의 직렬 인덕터는 서로 반복적으로 충전 및 방전되어 진동을 발생시킵니다. 충전 및 방전 타이밍, 즉 커패시터와 인덕터의 값이 발진 주파수의 주요 결정 요소입니다.

트랜지스터 기반

위의 이미지에서 활성 부품이 PNP 트랜지스터 인 실용적인 Hartley 발진기 회로가 표시됩니다. 회로에서 출력 전압은 컬렉터에 연결된 탱크 회로에 나타납니다. 그러나 피드백 전압은 인덕터 L1에 나타나는 V1로 표시된 출력 전압의 일부이기도합니다.

주파수는 캐패시터와 인덕터의 값의 비율에 정비례한다.

Hartley 발진기 회로의 작동

Hartley Oscillator의 활성 구성 요소는 트랜지스터입니다. 특성 활성 영역의 DC 작동 지점은 저항 R1, R2, RE 및 콜렉터 공급 전압 VCC에 의해 제어됩니다. 커패시터 CB는 차단 커패시터이고 CE는 부활절 바이 패스 커패시터입니다.

트랜지스터는 공통 이미 터 구성의 구성. 이 구성에서 트랜지스터 입력 및 출력 전압은 180도 위상 편이를 갖습니다. 회로에서 출력 전압 V1과 피드백 전압 V2는 180도 위상 편이를 갖는다. 이 두 가지를 결합하면 진동에 필수적인 총 360도 위상 편이를 얻을 수 있습니다 (Barkhausen 기준이라고 함).

외부 신호를 적용하지 않고 회로 내부에서 발진을 시작하는 또 다른 필수 사항은 회로 내부에서 노이즈 전압을 생성하는 것입니다. 전원이 켜지면 넓은 잡음 스펙트럼으로 잡음 전압이 생성되고 발진기에 필요한 주파수에서 필요한 전압 성분이 있습니다.

회로의 AC 작동은 큰 저항 값에 대해 저항 R1 및 R2의 영향을받지 않습니다. 이 두 저항은 트랜지스터의 바이어스에 사용됩니다. 접지와 CE는 전체 회로의 내성을 위해 사용되고 있으며이 두 저항과 커패시터는 이미 터 저항과 이미 터 커패시터로 사용됩니다.

AC 작동은 탱크 회로의 공진 주파수에 크게 영향을받습니다. 진동의 주파수는 아래 공식을 사용하여 결정할 수 있습니다.

F = 1 / 2π√L _T C

탱크 회로의 총 인덕턴스는 L _T = L ₁ + L _2입니다.

연산 증폭기 기반 Hartley 발진기

위의 이미지에서 연산 증폭기 기반 Hartley 발진기는 커패시터 C1이 L1 및 L2와 직렬로 병렬로 연결된 경우에 표시되었습니다.

연산 증폭기는 저항 R1 및 R2가 피드백 저항 인 반전 구성으로 연결됩니다. 증폭기 전압 이득은 아래에 언급 된 공식에 의해 결정될 수 있습니다.

A =-(R2 / R1)

피드백 전압 및 출력 전압은 위의 연산 증폭기 기반 Hartley 발진기 회로에도 표시됩니다.

발진 주파수는 트랜지스터 기반 Hartley 발진기 섹션에서 사용되는 것과 동일한 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

Hartley 발진기는 일반적으로 RF 범위에서 진동합니다. 주파수는 인덕터 또는 커패시터 또는 둘 다의 값을 변경하여 변경할 수 있습니다. 가변 부품의 선택을 위해 인덕터보다 쉽게 가변 할 수있는 커패시터가 인덕터 위에 선택됩니다. 진동의 주파수는 부드러운 변화를 위해 3: 1의 비율로 변경할 수 있습니다.

Hartley 발진기의 예

60 ~ 120KHz의 가변 주파수를 가진 Hartley 발진기가 트리머 커패시터 (100pF ~ 400pF)로 구성되어 있다고 가정합니다. 탱크 회로에는 인덕터 1 개의 값이 39uH 인 2 개의 인덕터가 있습니다. 따라서 다른 인덕터의 값을 찾으려면 다음 절차를 따르십시오.

Hartley 발진기의 주파수는

F = 1 / 2π√L _T C

이 상황에서는 주파수가 1: 2 비율 인 60 ~ 120kHz 사이에서 변합니다. 주파수의 변화는 커패시턴스가 1: 4 비율 인 100pF: 400pF의 비율로 변하기 때문에 한 쌍의 코일로 얻을 수 있습니다.

따라서 주파수 F가 60kHz 일 때 커패시턴스는 400pF입니다.

지금,

따라서 총 커패시턴스는 17.6mH이고 다른 인덕터의 값은

17.6mH – 0.039mH = 17.56mH.

Hartley Oscillator와 Colpitts Oscillator의 차이점

Colpitts 오실레이터는 Hartley 오실레이터와 매우 유사하지만이 둘 사이에는 구성에 차이가 있습니다. Hartley와 Colpitts는 두 발진기 모두 탱크 회로에 세 가지 구성 요소를 가지고 있지만 Colpitts 발진기는 직렬로 연결된 두 개의 커패시터와 병렬로 단일 인덕터를 사용하는 반면 Hartley 발진기는 직렬로 연결된 두 개의 인덕터와 정확히 반대되는 하나의 단일 커패시터를 병렬로 사용합니다.

Hartley Oscillator의 장단점

장점:

1. 출력 진폭은 가변 주파수 범위에 비례하지 않으며 진폭은 거의 일정하게 유지됩니다.

2. 탱크 회로의 고정 커패시터 대신 트리머를 사용하여 주파수를 쉽게 제어 할 수 있습니다.

3. 안정적인 RF 주파수 생성으로 인해 RF 범위 애플리케이션에 적합합니다.

단점

1. Hartley Oscillator는 왜곡 된 사인파를 제공하며 순수한 사인파 관련 작업에는 적합하지 않습니다. 이 단점의 주된 이유는 출력 전체에 유도 된 고조파의 양이 많기 때문입니다.

2. 저주파에서는 인덕터 값이 커집니다.

하틀리 발진기 회로 는 주로 라디오 송신기 및 수신기와 같은 다양한 장치에서 사인파를 생성하는 데 사용됩니다.