Oscillateurs Hartley – Le meilleur choix pour maintenir une amplitude constante

Les oscillateurs électroniques sont des circuits électroniques qui convertissent le courant continu en un signal alternatif. Selon le type de filtre sélectif en fréquence, vous pouvez les regrouper en oscillateurs RC ou oscillateurs LC.

L'un des oscillateurs les plus courants que vous trouverez dans les récepteurs radio ou en tant qu'oscillateurs RF est l'oscillateur Hartley. C'est une avancée par rapport à l'oscillateur Armstrong, et il est facile à régler. Aujourd'hui, nous approfondirons son fonctionnement, ses configurations, etc., au fur et à mesure que nous avancerons dans l'article.

Un oscillateur électronique

Que sont les oscillateurs Hartley ?

L'oscillateur Hartley, une invention de Ralph Hartley en 1915, est un type d'oscillateur harmonique. Un oscillateur LC (un circuit avec des inductances et des condensateurs) détermine sa fréquence d'oscillation. Vous pouvez les régler pour générer des ondes dans une bande de radiofréquences, appelées oscillateurs RF. La gamme RF du signal sinusoïdal va de 30 kHz à 30 MHz.

Oscillateur Hartley simple

Une caractéristique qui distingue le circuit accordé de l'oscillateur ayant un condensateur en connexion parallèle avec deux inductances à une seule prise. De plus, il prend le signal de retour requis pour l'oscillation de la connexion centrale de l'inducteur.

Principe de fonctionnement et schéma de circuit de l'oscillateur Hartley

Un oscillateur Hartley a plusieurs composants de circuit comme dans le schéma avec différentes fonctions.

Un schéma de circuit d'oscillateur Hartley

R1, R2 et RE fournissent la polarisation de circuit requise tandis que C2 et C1 fonctionnent comme condensateurs de couplage.

Ensuite, la bobine d'arrêt radiofréquence (RFC) maintient séparément les conditions de courant continu et de courant alternatif dans le circuit. C'est parce qu'il montre une réactance presque nulle dans des conditions CC, ce qui ne provoque pas de perturbations dans les condensateurs CC. De plus, la réactance RFC dans les applications haute fréquence est importante, vous pouvez donc la considérer comme un circuit ouvert.

Le circuit possède également un amplificateur à transistor qui fournit un déphasage de 180°. L1, L2 et C, composants du circuit bouchon, génèrent la fréquence d'oscillation.

Maintenant, en termes de principe de fonctionnement ;

• Si vous appliquez une tension d'alimentation CC (VCC) au circuit, il y aura une augmentation du courant de collecteur du transistor. Cela commencera à charger le condensateur dans le circuit du réservoir.
• Après une charge complète, le condensateur commencera à se décharger à travers les inductances L2 et L1.
• Lorsque le condensateur se décharge, l'inductance commence à se charger.

(bobines d'inductance)

Remarque :

Un condensateur stocke la charge dans un champ électrique, tandis qu'une inductance stocke sous la forme de un champ magnétique . Par conséquent, lorsqu'un condensateur se décharge complètement, l'inducteur commencera automatiquement à se charger et vice-versa.

• La décharge et la charge continues conduisent à la sortie ayant des oscillations sinusoïdales. Et puisque notre amplitude diminue également progressivement, nous aurons principalement des oscillations amorties au niveau du signal de sortie. La diminution de l'amplitude est due à la résistance interne de l'inducteur qui entraîne une perte de chaleur dans le circuit (I ² R).
• De plus, le circuit du réservoir fournit un déphasage de 180° entre les points B et A. Le point C, cependant, reste à la terre. Ainsi, lorsque b est négatif, a sera positif.
• Pour maintenir nos oscillations pendant longtemps, nous devrons amplifier nos oscillations sinusoïdales amorties. Et donc, nous fournirons la sortie du circuit de réservoir comme entrée à un transistor avec une configuration d'émetteur commune. Là, le transistor va amplifier le signal sinusoïdal.
• Ensuite, l'inductance mutuelle entre les inductances L1 et L2 reçoit le signal/l'énergie de rétroaction.
• Par la suite, le condensateur dans les circuits de réservoir produit en outre des oscillations sinusoïdales après avoir reçu l'énergie de charge des transistors à sortie amplifiée.
• Dans un autre sens, la sortie amplifiée compense les pertes de chaleur subies par le circuit du réservoir. Par conséquent, le circuit bouchon assure une amplitude de sortie constante sur une plage de fréquences de travail au lieu d'une amplitude décroissante.

Fréquence d'oscillation de l'oscillateur Hartley

Vous pouvez calculer la fréquence des oscillations qu'un circuit de réservoir produit de la même manière que n'importe quel circuit résonant parallèle. Pour cela, nous utiliserons la formule ;

C est la capacité de C1 dans le circuit de réservoir.

Dans les oscillateurs Hartley, nous utilisons deux inductances dans le circuit de réservoir. Ainsi, notre inductance équivalente sera :

L _équip =L ₁ + L ₂

Nous devons également tenir compte de l'inductance mutuelle entre les bobines lors de la recherche de l'inductance équivalente. CA sera;

L _équip =L ₁ + L ₂ + 2M

Enfin, nous rassemblerons la fréquence d'oscillation comme ;

Oscillateur Hartley dans différentes configurations

Oscillateur Hartley alimenté par shunt

Un oscillateur Hartley alimenté en shunt utilise une configuration d'émetteur commun.

Un oscillateur Hartley alimenté par shunt

Lors de l'utilisation d'une tension d'alimentation, les résistances de division de tension R_B et R1 fournissent le biais fixe.

C1 contourne R_E , la résistance de submersion de l'émetteur qui stabilise la température.

Ensuite, l'inductance L3 alimente le collecteur en shunt car C3 fonctionne comme un condensateur de couplage et un blocage du courant continu. Le blocage et le couplage empêchent le collecteur de court-circuiter.

De même, C2 est le condensateur de couplage de blocage de base qui garantit que la base à la terre n'a pas de courts-circuits.

Fonctionnement d'un oscillateur Hartley alimenté en shunt

Une fois que le circuit alimenté en shunt a reçu de l'énergie, R1 et R_B déterminer le biais initial. Dans le même temps, la rétroaction obtenue du collecteur vers la base via L2 et L1 crée une oscillation.

Remarque ;

Un chemin CA existe de l'émetteur à travers L2 et C2 jusqu'à la base. Le chemin est similaire à celui via L1 et C3 vers le collecteur.

Un biais dégénératif développe crossway RE pendant l'oscillation (et une valeur correcte de C1).

Les valeurs des éléments dirigés par le shunt déterminent ce qui suit :

1. R_B et les valeurs R1 fournissent un biais de classe C pour un démarrage facile.
2. Les valeurs C1 et RE sont destinées à la stabilisation de la température.
3. Les dernières valeurs de biais de classe C ou B déterminent l'efficacité de fonctionnement requise.

La sortie peut enfin provenir d'une inductance vers le réservoir ou du condensateur vers le collecteur.

Oscillateur Hartley alimenté en série

Dans notre deuxième configuration, l'oscillateur Hartley alimenté en série, le circuit de base est également stabilisé par l'émetteur et polarisé par le diviseur de tension. Lorsque vous appliquez la tension du collecteur via la prise d'inductance du réservoir, C3 shunte la source de tension pour le signal. De plus, son fonctionnement est similaire au circuit alimenté en shunt.

La différence survient lorsque le courant continu traverse une section du circuit de réservoir. Ici, le facteur Q et la stabilité de la fréquence de l'oscillateur deviennent inférieurs à ceux d'un circuit alimenté en shunt.

Schéma de circuit d'un oscillateur Hartley alimenté en série

Oscillateur Hartley utilisant un ampli-op (amplificateur opérationnel)

L'un des principaux avantages de l'ampli-op est que vous pouvez régler individuellement le gain de l'oscillateur à l'aide d'une entrée et que la disposition de l'oscillateur de résistance de rétroaction de l'ampli-op est en mode inverseur. Par conséquent, vous pouvez exprimer le gain en utilisant l'équation ;

A =-Rf/R1

Par quel moyen ;

-Rf = résistance de rétroaction

R1 = résistance d'entrée

A =Gain

Un oscillateur Hartley utilisant un ampli-op

Dans les inversions à transistors, le gain sera légèrement supérieur ou égal au rapport de L2 et L1. Dans la version du circuit Op-amp, stabilité de fréquence accrue car elle dépend peu des éléments du circuit de réservoir. Mais, la version transistor et la version ampli-op ont des équations de fréquence et des principes de fonctionnement similaires.

Avantages et inconvénients de l'oscillateur Hartley

Les avantages d'un oscillateur Hartley incluent ;

• Tout d'abord, vous pouvez utiliser une seule bobine comme autotransformateur au lieu d'un gros transformateur.
• Deuxièmement, vous n'aurez besoin que de quelques composants, tels que deux inductances fixes ou une bobine taraudée.
• De plus, si vous remplacez le condensateur par un quart-cristal, vous pouvez générer une variation d'un oscillateur à cristal à fréquence fixe.

Un quart de cristal

• Ensuite, vous pourrez maintenir l'amplitude de sortie sur la plage de fréquence fixe requise.
• Enfin, vous pouvez faire varier la fréquence à l'aide d'une inductance variable ou d'un seul condensateur variable.

Les inconvénients sont ;

• Malheureusement, vous ne pouvez pas utiliser les oscillateurs Hartley pour les oscillations à basse fréquence.
• De plus, il présente des distorsions harmoniques et ne convient donc pas aux applications nécessitant des ondes sinusoïdales pures. Heureusement, vous pouvez supprimer les distorsions en ajoutant un circuit de stabilisation d'amplitude.

Conclusion

En bref, les oscillateurs Hartley ont diverses applications, comme la production d'une onde sinusoïdale de la fréquence souhaitée. Non seulement cela, mais ils ont également de nombreuses configurations telles que l'amplificateur à transistor à effet de champ (FET), alimenté en série ou en shunt, etc.

Vous pouvez nous contacter pour plus de connaissances sur les oscillateurs Hartley. Nous sommes à votre service.