مذبذب هارتلي

بعبارات بسيطة ، المذبذب عبارة عن دائرة تقوم بتحويل طاقة التيار المستمر من مصدر الإمداد إلى طاقة التيار المتردد إلى الحمل. تم بناء نظام المذبذب باستخدام كل من المكونات النشطة والسلبية ويتم استخدامه لإنتاج أشكال موجة جيبية أو أي أشكال موجية متكررة أخرى عند الخرج دون أي تطبيق لإشارة إدخال خارجية. لقد ناقشنا بعض مؤشرات التذبذب في دروسنا السابقة:

• مذبذب كولبيتس
• مذبذب تحول الطور RC
• مذبذب جسر وين
• مذبذب بلوري الكوارتز
• حلبة مذبذب تحول المرحلة
• مذبذب التحكم في الجهد (VCO)

يوجد مذبذب في أي نوع من أجهزة الإرسال أو الاستقبال اللاسلكية أو التلفزيونية أو أي معدات اختبار معملية. إنه المكون الرئيسي لإنتاج إشارة الساعة. يمكن رؤية تطبيق مذبذب بسيط داخل جهاز شائع جدًا مثل الساعة. تستخدم الساعات مذبذبًا لإنتاج إشارة ساعة 1 هرتز.

يتم تصنيف المذبذبات على أنها مذبذب جيبي أو مذبذب استرخاء اعتمادًا على شكل الموجة الناتج. إذا كان المذبذب ينتج موجة جيبية بتردد محدد عبر الخرج ، فإن المذبذب يسمى مذبذب جيبي. توفر مذبذبات الاسترخاء موجات غير جيبية مثل الموجة المربعة أو الموجة المثلثة أو أي نوع مماثل من الموجات عبر الخرج.

بخلاف تصنيفات المذبذب على أساس إشارة الخرج ، يمكن تصنيف المذبذبات باستخدام بناء الدائرة مثل مذبذب المقاومة السلبي ، ومذبذب التغذية المرتدة ، إلخ.

و مذبذب هارتلي هي واحدة من نوع LC (مغو مكثف) مذبذب ردود الفعل التي اخترع في عام 1915 من قبل المهندس الأمريكي رالف هارتلي. في هذا البرنامج التعليمي ، سنناقش حول إنشاء وتطبيق مذبذب Hartley.

حلبة الخزان

مذبذب هارتلي هو مذبذب LC. يتكون مذبذب LC من دائرة خزان والتي تعد جزءًا أساسيًا لإنتاج التذبذب المطلوب. دائرة الخزان تستخدم ثلاثة مكونات ، ومحثين ، ومكثف. المكثف متصل بالتوازي مع سلسلتين من المحرِّضات. يوجد أدناه مخطط دائرة Harley Oscillator:

لماذا تسمى تركيبة المحرِّض-المكثف بدائرة الخزان؟ لأن دارة LC تخزن تردد التذبذب. في دائرة الخزان ، يتم شحن وتفريغ مكثف وسلسلتين من المحاثات من قبل بعضها البعض بشكل متكرر مما ينتج عنه تذبذب. توقيت الشحن والتفريغ أو بمعنى آخر ، قيمة المكثف والمحاثات هي العامل المحدد الرئيسي لتردد التذبذب.

قائم على الترانزستور

في الصورة أعلاه ، تظهر دائرة مذبذب هارتلي العملية حيث يكون المكون النشط هو ترانزستور PNP. في الدائرة ، يظهر جهد الخرج عبر دائرة الخزان المتصلة بالمجمع. ومع ذلك ، فإن جهد التغذية المرتدة هو أيضًا جزء من جهد الخرج الذي يُشار إليه على أنه V1 ، والذي يظهر عبر الحث L1.

و تردد يتناسب طرديا مع نسبة من القيم مكثف والمحاثات.

عمل حلبة هارتلي المذبذب

المكون النشط في Hartley Oscillator هو الترانزستور. تخضع نقطة تشغيل التيار المستمر في المنطقة النشطة للخصائص للمقاومات R1 و R2 و RE و جهد إمداد المجمع VCC. المكثف CB هو مكثف الحجب و CE هو مكثف تجاوز عيد الفصح.

تم تكوين الترانزستور في تكوين باعث مشترك. في هذا التكوين ، يكون لمدخل الترانزستور والجهد الناتج تحول طور بمقدار 180 درجة. في الدائرة ، جهد الخرج V1 والجهد المرتد V2 لهما تحول طور 180 درجة. من خلال تمشيط الاثنين ، نحصل على إجمالي 360 درجة من إزاحة الطور ، وهو أمر ضروري للتذبذب (يشار إليه بمعيار باركهاوزن).

شيء أساسي آخر لبدء التذبذب داخل الدائرة دون تطبيق إشارة خارجية هو إنتاج جهد ضوضاء داخل الدائرة. عندما يتم تشغيل الطاقة ، يتم إنتاج جهد ضوضاء مع طيف ضوضاء واسع وله مكون الجهد المطلوب عند التردد ، المطلوب للمذبذب.

لا يتأثر تشغيل التيار المتردد للدائرة بالمقاومة R1 و R2 لقيمة مقاومة كبيرة. تستخدم هاتان المقاومات لانحياز الترانزستور. يتم استخدام الأرض و CE لمناعة الدائرة الكلية ويتم استخدام هاتين المقاومات والمكثف كمقاوم باعث ومكثف باعث.

تتأثر عملية التيار المتردد إلى حد كبير بتردد الرنين لدائرة الخزان. يمكن تحديد تردد التذبذب باستخدام الصيغة أدناه-

F = 1 / 2π√L _T C

الحث الكلي لدائرة الخزان هو L _T = L ₁ + L ₂

مذبذب هارتلي القائم على أمبير أمبير

في الصورة أعلاه ، تم عرض مذبذب Hartley القائم على op-amp حيث يتم توصيل المكثف C1 بالتوازي مع L1 و L2 على التوالي.

يتم توصيل Op-amp بتكوين معكوس ، حيث يكون المقاوم R1 و R2 هو المقاوم الارتجاعي. يمكن تحديد كسب جهد مكبر الصوت بالصيغة المذكورة أدناه -

أ = - (R2 / R1)

يُشار أيضًا إلى جهد التغذية المرتدة والجهد الناتج في دائرة مذبذب هارتلي القائمة على المرجع أمبير أعلاه.

يمكن حساب تردد التذبذب باستخدام نفس الصيغة المستخدمة في قسم مذبذب هارتلي القائم على الترانزستور.

عادة ما يتأرجح مذبذب هارتلي في نطاق التردد اللاسلكي. يمكن تغيير التردد عن طريق تغيير قيمة المحرِّض أو المكثفات أو كليهما. لاختيار مكون متغير ، يتم اختيار المكثفات فوق المحاثات حيث يمكن أن تتنوع بسهولة عن المحرِّضات. يمكن تغيير تردد التذبذب بنسبة 3: 1 للحصول على اختلافات سلسة.

مثال على مذبذب هارتلي

افترض أن مذبذب هارتلي بتردد متغير 60-120 كيلو هرتز يتكون من مكثف تشذيب (100 بيكو فاراد إلى 400 بيكو فاراد). تحتوي دائرة الخزان على محاثين حيث تكون قيمة محث واحد 39uH. لذلك للعثور على قيمة المحرِّض الآخر ، سوف نتبع الإجراء التالي:

تردد مذبذب هارتلي هو-

F = 1 / 2π√L _T C

في هذه الحالة حيث يتراوح التردد بين 60 إلى 120 كيلو هرتز وهي نسبة 1: 2. يمكن الحصول على تباين التردد عن طريق زوج من الملفات لأن السعة تختلف في نسبة 100pF: 400 pF وهي نسبة 1: 4.

لذلك ، عندما يكون التردد F 60 كيلو هرتز ، تكون السعة 400 بيكو فاراد.

الآن،

إذن ، السعة الكلية هي 17.6 مللي أمبير وقيمة المحرِّض الآخر

17.6 مللي أمبير - 0.039 مللي أمبير = 17.56 مللي أمبير.

الاختلافات بين Hartley Oscillator و Colpitts Oscillator

مذبذب Colpitts مشابه جدًا لمذبذب Hartley ولكن هناك فرق في البناء بين هذين. على الرغم من هارتلي وكولبيتس ، فإن كلا المذبذبين لهما ثلاثة مكونات في دائرة الخزان ، يستخدم مذبذب Colpitts محثًا واحدًا بالتوازي مع مكثفين متسلسلين بينما يستخدم مذبذب هارتلي مكثفًا واحدًا متعاكسًا تمامًا على التوازي مع محاثين في السلسلة.

مزايا وعيوب Hartley Oscillator

مزايا:

1 - لا يتناسب اتساع الإخراج مع مدى التردد المتغير ويظل السعة بالقرب من الثبات.

2 يمكن التحكم في التردد بسهولة باستخدام أداة تشذيب بدلاً من المكثف الثابت في دائرة الخزان.

3.Well مناسبة لتطبيقات نطاق الترددات اللاسلكية بسبب توليد تردد RF مستقر

سلبيات

1.مذبذب هارتلي يوفر موجة جيبية مشوهة وغير مناسبة للعمليات ذات الصلة بموجة جيبية نقية. السبب الرئيسي لهذا العيب هو الكمية الكبيرة من التوافقيات التي تحدث عبر المخرجات.

2. في التردد المنخفض تصبح قيمة المحرِّض كبيرة.

تستخدم حلبة Hartley Oscillator بشكل أساسي لتوليد موجة جيبية في أجهزة مختلفة مثل أجهزة الإرسال والاستقبال الراديوية.