Osilator Hartley

Secara sederhana, osilator adalah rangkaian yang mengubah daya DC dari sumber suplai menjadi daya AC menjadi Beban. Sistem osilator dibangun menggunakan komponen aktif dan pasif dan digunakan untuk produksi sinusoidal atau bentuk gelombang berulang lainnya pada keluaran tanpa aplikasi sinyal masukan eksternal. Kami membahas beberapa osilator di tutorial kami sebelumnya:

• Osilator Colpitts
• Osilator Pergeseran Fase RC
• Osilator Jembatan Wein
• Osilator Kristal Kuarsa
• Rangkaian Osilator Pergeseran Fase
• Osilator Kontrol Tegangan (VCO)

Segala jenis pemancar atau penerima radio-TV atau peralatan uji laboratorium apa pun memiliki osilator. Ini adalah komponen utama untuk menghasilkan sinyal clock. Aplikasi osilator sederhana dapat dilihat di dalam perangkat yang sangat umum seperti jam tangan. Jam tangan menggunakan osilator untuk menghasilkan sinyal clock 1 Hz.

Osilator diklasifikasikan sebagai osilator sinusoidal atau osilator relaksasi tergantung pada bentuk gelombang keluaran. Jika osilator menghasilkan gelombang sinusoidal dengan frekuensi tertentu di seluruh keluaran, osilator disebut osilator sinusoidal. Osilator relaksasi menyediakan gelombang non sinusoidal seperti gelombang persegi atau gelombang segitiga atau jenis gelombang serupa di keluaran.

Selain klasifikasi osilator berdasarkan sinyal keluaran, Osilator dapat diklasifikasikan menggunakan konstruksi rangkaian seperti osilator resistansi negatif, osilator umpan balik, dll.

The Hartley osilator adalah salah satu osilator umpan balik tipe LC (Induktor-Capacitor) yang diciptakan pada tahun 1915 oleh insinyur Amerika Ralph Hartley. Dalam tutorial kali ini, kita akan membahas tentang konstruksi dan penerapan osilator Hartley.

Sirkuit Tangki

Osilator Hartley adalah osilator LC. Osilator LC terdiri dari rangkaian tangki yang merupakan bagian penting untuk menghasilkan osilasi yang dibutuhkan. Rangkaian tangki menggunakan tiga komponen, dua induktor, dan satu kapasitor. Kapasitor dihubungkan secara paralel dengan dua induktor seri. Di bawah ini adalah diagram rangkaian Osilator Harley:

Mengapa kombinasi induktor-kapasitor disebut rangkaian tangki? Karena rangkaian LC menyimpan frekuensi osilasi. Di sirkuit tangki, kapasitor dan dua induktor seri sedang diisi dan dilepaskan satu sama lain secara berulang-ulang yang menghasilkan osilasi. Waktu pengisian dan pengosongan atau dengan kata lain nilai kapasitor dan induktor merupakan faktor penentu utama frekuensi osilasi.

Berbasis transistor

Pada gambar di atas, rangkaian osilator Hartley praktis ditunjukkan di mana komponen aktif adalah transistor PNP. Pada rangkaian, tegangan keluaran muncul melintasi rangkaian tangki yang terhubung ke kolektor. Namun, tegangan umpan balik juga merupakan bagian dari tegangan keluaran yang dilambangkan sebagai V1, muncul di Induktor L1.

The frekuensi berbanding lurus dengan rasio kapasitor dan induktor nilai-nilai.

Cara Kerja Rangkaian Osilator Hartley

Komponen aktif dalam Osilator Hartley adalah transistor. Titik operasi DC di wilayah aktif dari karakteristik diatur oleh resistor R1, R2, RE, dan tegangan suplai kolektor VCC. Kapasitor CB adalah kapasitor pemblokir dan CE adalah kapasitor bypass Easter.

The transistor dikonfigurasi dalam konfigurasi emitor umum. Dalam konfigurasi ini, tegangan masukan dan keluaran transistor memiliki pergeseran fasa 180 derajat. Dalam rangkaian, tegangan keluaran V1 dan tegangan umpan balik V2 memiliki pergeseran fasa 180 derajat. Dengan menyisir keduanya, kita mendapatkan total 360 derajat pergeseran fasa, penting untuk osilasi (disebut sebagai kriteria Barkhausen).

Hal penting lainnya untuk memulai osilasi di dalam rangkaian tanpa menerapkan sinyal eksternal adalah menghasilkan tegangan gangguan di dalam rangkaian. Ketika daya dinyalakan, tegangan gangguan dihasilkan dengan spektrum kebisingan yang luas dan memiliki komponen tegangan yang diperlukan pada frekuensi yang diperlukan untuk osilator.

Operasi AC dari rangkaian tidak dipengaruhi oleh resistansi R1 dan R2 untuk nilai resistansi yang besar. Kedua resistor ini digunakan untuk bias transistor. Bumi dan CE digunakan untuk kekebalan rangkaian keseluruhan dan kedua resistor dan kapasitor ini digunakan sebagai resistor emitor dan kapasitor emitor.

Operasi AC sebagian besar dipengaruhi oleh frekuensi resonansi rangkaian tangki. Frekuensi osilasi dapat ditentukan dengan menggunakan rumus di bawah ini-

F = 1 / 2π√L _T C

Induktansi total dari rangkaian tangki adalah L _T = L ₁ + L ₂

Osilator Hartley Berbasis Op-Amp

Pada gambar di atas, osilator Hartley berbasis op-amp telah ditunjukkan di mana kapasitor C1 dihubungkan secara paralel dengan L1 dan L2 secara seri.

Op-amp dihubungkan dalam konfigurasi pembalik, di mana resistor R1 dan R2 adalah resistor umpan balik. Gain tegangan penguat dapat ditentukan dengan rumus yang disebutkan di bawah ini -

A = - (R2 / R1)

Tegangan umpan balik dan tegangan keluaran juga dilambangkan dalam rangkaian osilator Hartley berbasis op-amp di atas.

Frekuensi Osilasi dapat dihitung menggunakan rumus yang sama yang digunakan pada bagian osilator Hartley berbasis transistor.

Osilator Hartley biasanya berosilasi dalam jangkauan RF. Frekuensi dapat divariasikan dengan mengubah nilai induktor atau kapasitor atau keduanya. Untuk pemilihan komponen variabel, kapasitor dipilih di atas induktor karena dapat dengan mudah divariasikan daripada induktor. Frekuensi osilasi dapat diubah dengan rasio 3: 1 untuk variasi halus.

Contoh Osilator Hartley

Misalkan osilator Hartley dengan frekuensi variabel 60-120 KHz terdiri dari kapasitor pemangkas (100 pF hingga 400 pF). Rangkaian tangki memiliki dua induktor dimana nilai satu induktor adalah 39uH. Jadi untuk menemukan nilai induktor lain, kita akan mengikuti prosedur di bawah ini:

Frekuensi osilator Hartley adalah-

F = 1 / 2π√L _T C

Dalam situasi ini frekuensi bervariasi antara 60 hingga 120 kHz yang merupakan rasio 1: 2. Variasi frekuensi dapat diperoleh dengan sepasang kumparan karena kapasitansi bervariasi pada rasio 100pF: 400 pF yang merupakan rasio 1: 4.

Jadi, ketika frekuensi F adalah 60 kHz, kapasitansinya adalah 400 pF.

Sekarang,

Jadi, kapasitansi totalnya adalah 17,6 mH dan nilai Induktor lainnya adalah

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

Perbedaan antara Osilator Hartley dan Osilator Colpitts

Osilator Colpitts sangat mirip dengan osilator Hartley tetapi ada perbedaan konstruksi di antara keduanya. Meskipun Hartley dan Colpitts, kedua osilator memiliki tiga komponen di rangkaian tangki, osilator Colpitts menggunakan induktor tunggal secara paralel dengan dua kapasitor secara seri sedangkan osilator Hartley menggunakan berlawanan persis, satu kapasitor tunggal paralel dengan dua induktor secara seri.

Keuntungan dan Kerugian Osilator Hartley

Keuntungan:

1. Amplitudo keluaran tidak proporsional dengan rentang frekuensi variabel dan amplitudo tetap mendekati konstan.

2. Frekuensi mudah dikontrol menggunakan pemangkas alih-alih kapasitor tetap di sirkuit tangki.

3. Sangat cocok untuk aplikasi rentang RF karena generasi frekuensi RF yang stabil.

Kekurangan

1. Osilator Hartley menghasilkan gelombang sinus terdistorsi dan tidak cocok untuk operasi terkait gelombang sinus murni. Alasan utama untuk kelemahan ini adalah tingginya jumlah harmonisa yang diinduksi pada keluaran.

2. Pada frekuensi rendah nilai Induktor menjadi besar.

Sirkuit Osilator Hartley terutama digunakan untuk menghasilkan gelombang sinus di berbagai perangkat seperti pemancar dan penerima Radio.