हार्टले ऑसिलेटर

सरल शब्दों में, थरथरानवाला एक सर्किट है जो डीसी पावर को आपूर्ति स्रोत से एसी पावर को लोड में परिवर्तित करता है। दोलनशील सिस्टम सक्रिय और निष्क्रिय दोनों घटकों का उपयोग करके बनाया गया है और इसका उपयोग बाहरी इनपुट सिग्नल के किसी भी आवेदन के बिना आउटपुट में साइनसोयडल या किसी अन्य दोहराए जाने वाले तरंग के उत्पादन के लिए किया जाता है। हमने अपने पिछले ट्यूटोरियल में कुछ ऑसिलेटर पर चर्चा की:

• Colpitts Oscillator
• आरसी चरण शिफ्ट थरथरानवाला
• वेन ब्रिज का ऑसिलेटर
• क्वार्ट्ज क्रिस्टल थरथरानवाला
• चरण शिफ्ट थरथरानवाला सर्किट
• वोल्टेज नियंत्रित थरथरानवाला (VCO)

किसी भी तरह के रेडियो-टीवी ट्रांसमीटर या रिसीवर या किसी भी प्रयोगशाला परीक्षण उपकरण में थरथरानवाला होता है। यह घड़ी संकेत के उत्पादन के लिए मुख्य घटक है । एक साधारण थरथरानवाला एप्लिकेशन को एक बहुत ही आम उपकरण जैसे घड़ी के अंदर देखा जा सकता है। घड़ियाँ 1 हर्ट्ज घड़ी संकेत पैदा करने के लिए एक थरथरानवाला का उपयोग करती हैं।

दोलक को साइनसॉइडल ऑसिलेटर या विश्राम दोलक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है जो आउटपुट तरंग पर निर्भर करता है। यदि एक थरथरानवाला आउटपुट के पार निश्चित आवृत्ति के साथ एक sinusoidal लहर पैदा करता है, तो थरथरानवाला एक sinusoidal थरथरानवाला कहा जाता है। विश्राम दोलक गैर-साइनसॉइडल तरंगों जैसे कि चौकोर तरंग या त्रिकोणीय तरंग या आउटपुट में किसी भी प्रकार की तरंग प्रदान करते हैं।

आउटपुट सिग्नल के आधार पर थरथरानवाला वर्गीकरण के अलावा, ओसीलेटर को नकारात्मक प्रतिरोध थरथरानवाला, प्रतिक्रिया थरथरानवाला आदि जैसे सर्किट निर्माण का उपयोग करके वर्गीकृत किया जा सकता है।

हार्टले दोलक नियंत्रण रेखा प्रकार (प्रारंभ करनेवाला-संधारित्र) प्रतिक्रिया दोलक जो 1915 में अमेरिकी इंजीनियर राल्फ हार्टले द्वारा आविष्कार किया है में से एक है। इस ट्यूटोरियल में, हम हार्टले ऑसिलेटर के निर्माण और अनुप्रयोग के बारे में चर्चा करेंगे ।

टैंक सर्किट

हार्टले ऑसिलेटर एक एलसी ऑसिलेटर है । एक LC ऑसिलेटर में एक टैंक सर्किट होता है जो आवश्यक दोलन का उत्पादन करने के लिए एक आवश्यक हिस्सा है। टैंक सर्किट तीन घटकों, दो प्रेरक और एक संधारित्र का उपयोग कर रहा है। संधारित्र दो श्रृंखला इंडिकेटर्स के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है। नीचे हार्ले थरथरानवाला के सर्किट आरेख है:

क्यों प्रारंभ करनेवाला-संधारित्र संयोजन को टैंक सर्किट कहा जाता है? क्योंकि एलसी सर्किट दोलन की आवृत्ति को संग्रहीत करता है। टैंक सर्किट में, संधारित्र और दो श्रृंखला प्रेरक एक दूसरे से दोहराव से उत्पन्न होते हैं जो एक दूसरे से चार्ज और डिस्चार्ज होते हैं। चार्ज और डिस्चार्ज टाइमिंग या दूसरे शब्दों में, कैपेसिटर और इंडिकेटर्स का मूल्य दोलन आवृत्ति के लिए मुख्य निर्धारण कारक है।

ट्रांजिस्टर आधारित

उपरोक्त छवि में, एक व्यावहारिक हार्टले ऑसिलेटर सर्किट दिखाया गया है जहां एक सक्रिय घटक पीएनपी ट्रांजिस्टर है। सर्किट में, आउटपुट वोल्टेज टैंक सर्किट के पार दिखाई देता है जो कलेक्टर से जुड़ा होता है। हालांकि, प्रतिक्रिया वोल्टेज आउटपुट वोल्टेज का एक हिस्सा भी है जिसे V1 के रूप में दर्शाया जाता है, जो इंडक्टर L1 के पार दिखाई देता है।

आवृत्ति सीधे संधारित्र और प्रेरक मूल्यों के अनुपात के लिए आनुपातिक है ।

हार्टले ऑसिलेटर सर्किट का कार्य

हार्टले ऑसिलेटर में सक्रिय घटक ट्रांजिस्टर है। विशेषताओं के सक्रिय क्षेत्र में डीसी ऑपरेटिंग बिंदु को प्रतिरोधों आर 1, आर 2, आरई, आरई, और कलेक्टर आपूर्ति वोल्टेज वीसीसी द्वारा नियंत्रित किया जाता है। संधारित्र CB अवरोधक संधारित्र है और CE ईस्टर बाईपास संधारित्र है।

ट्रांजिस्टर आम emitter विन्यास में विन्यस्त । इस विन्यास में, ट्रांजिस्टर इनपुट और आउटपुट वोल्टेज में 180 डिग्री का चरण बदलाव होता है। सर्किट में आउटपुट वोल्टेज वी 1 और फीडबैक वोल्टेज वी 2 में 180 डिग्री फेज शिफ्ट है। इन दोनों को मिला कर, हमें कुल ३६० डिग्री चरण प्राप्त होते हैं, जो दोलन के लिए आवश्यक होते हैं (जिसे बार्कहाउज़ेन मानदंड कहा जाता है)।

बाहरी सिग्नल को लागू किए बिना सर्किट्री के अंदर दोलन शुरू करने के लिए एक और आवश्यक चीज सर्किट के अंदर शोर वोल्टेज का उत्पादन करना है। जब बिजली चालू होती है, तो एक शोर वोल्टेज एक व्यापक शोर स्पेक्ट्रम के साथ उत्पन्न होता है और इसमें आवृत्ति पर आवश्यक वोल्टेज घटक होता है, जो थरथरानवाला के लिए आवश्यक होता है।

सर्किटरी के एसी ऑपरेशन बड़े प्रतिरोध मूल्य के लिए प्रतिरोध R1 और R2 से प्रभावित नहीं होते हैं। इन दो प्रतिरोधों का उपयोग ट्रांजिस्टर के पूर्वाग्रह के लिए किया जाता है। पृथ्वी और CE का उपयोग समग्र सर्किट की प्रतिरक्षा के लिए किया जा रहा है और इन दो प्रतिरोधों और संधारित्र का उपयोग एमिटर रेसिस्टर और एमिटर कैपेसिटर के रूप में किया जाता है।

एसी ऑपरेशन टैंक सर्किट के गुंजयमान आवृत्ति से काफी हद तक प्रभावित होता है। नीचे दिए गए सूत्र का उपयोग करके दोलन की आवृत्ति निर्धारित की जा सकती है-

एफ = 1/2 =L _टी सी

टैंक सर्किट का कुल अधिष्ठापन एल _टी = एल ₁ + एल _{2 है}

Op-Amp आधारित हार्टले ऑसिलेटर

उपरोक्त छवि में, op-amp आधारित हार्टले ऑसिलेटर को दिखाया गया है जहां कैपेसिटर C1 श्रृंखला में L1 और L2 के समानांतर में जुड़ा हुआ है।

Op-amp एक inverting कॉन्फ़िगरेशन से जुड़ा हुआ है, जहां अवरोधक R1 और R2 प्रतिक्रिया अवरोधक है। एम्पलीफायर वोल्टेज लाभ नीचे उल्लिखित सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है -

ए = - (आर 2 / आर 1)

प्रतिक्रिया वोल्टेज और आउटपुट वोल्टेज भी उपरोक्त ऑप-amp आधारित हार्टले ऑसिलेटर सर्किट में निरूपित किए जाते हैं।

दोलन की आवृत्ति की गणना उसी सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है जिसका उपयोग ट्रांजिस्टर आधारित हार्टले ऑसिलेटर सेक्शन में किया जाता है।

हार्टले थरथरानवाला आमतौर पर आरएफ रेंज में दोलन करता है। प्रारंभ करनेवाला या कैपेसिटर या दोनों के मूल्य को बदलकर आवृत्ति को विविध किया जा सकता है। एक चर घटक के चयन के लिए, कैपेसिटर को इंडिकेटर्स के ऊपर चुना जाता है क्योंकि वे आसानी से इंडिकेटर्स से अलग हो सकते हैं। चिकनी विविधताओं के लिए 3: 1 के अनुपात में दोलन की आवृत्ति को बदला जा सकता है।

हार्टले ऑसिलेटर का उदाहरण

मान लें कि 60-120 KHz की एक चर आवृत्ति के साथ एक हार्टली थरथरानवाला एक ट्रिमर संधारित्र (100 pF से 400 pF) से मिलकर बनता है। टैंक सर्किट में दो प्रेरण होते हैं जहां एक प्रारंभ करनेवाला का मूल्य 39uH होता है। इसलिए अन्य प्रारंभ करनेवाला का मान ज्ञात करने के लिए, हम निम्न प्रक्रिया का पालन करेंगे:

हार्टले ऑसिलेटर की आवृत्ति है-

एफ = 1/2 =L _टी सी

इस स्थिति में जहां आवृत्ति 60 से 120 kHz के बीच भिन्न होती है जो कि 1: 2 अनुपात है। आवृत्ति की भिन्नता कोइल्स की एक जोड़ी द्वारा प्राप्त की जा सकती है क्योंकि समाई 100pF: 400 pF के अनुपात में भिन्न होती है जो कि 1: 4 अनुपात है।

इसलिए, जब आवृत्ति F 60 kHz होता है, तो समाई 400 pF होती है।

अभी,

तो, कुल समाई 17.6 mH है और अन्य Inductor का मान है

17.6 mH - 0.039 mH = 17.56 mH।

हार्टले ऑस्किलेटर और कोलपिट्स ऑस्किलेटर के बीच अंतर

Colpitts थरथरानवाला हार्टले थरथरानवाला के समान है, लेकिन इन दोनों के बीच निर्माण में अंतर है। हालांकि हार्टली और कोल्पिट्स, दोनों ऑसिलेटर में टैंक सर्किट में तीन घटक होते हैं, कोल्पिट्स थरथरानवाला श्रृंखला में दो कैपेसिटर के साथ समानांतर में एक एकल प्रारंभ करनेवाला का उपयोग करता है जबकि हार्टले ऑसिलेटर, श्रृंखला में दो प्रेरक के साथ समानांतर में एक एकल संधारित्र का उपयोग करता है।

हार्टले ऑसिलेटर के फायदे और नुकसान

लाभ:

1. आउटपुट आयाम चर आवृत्ति रेंज के साथ आनुपातिक नहीं है और आयाम स्थिर के पास रहता है।

2. क्षमता टैंक सर्किट में तय संधारित्र के बजाय एक ट्रिमर का उपयोग करके आसानी से चलाया जा सकता है।

स्थिर आरएफ आवृत्ति पीढ़ी के कारण आरएफ रेंज अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त 3.Well।

नुकसान

1.हार्टली थरथरानवाला एक विकृत साइन लहर प्रदान करता है और शुद्ध साइन लहर संबंधित कार्यों के लिए उपयुक्त नहीं है। इस खामी का मुख्य कारण आउटपुट भर में प्रेरित हार्मोनिक्स की उच्च मात्रा है।

2. कम आवृत्ति में प्रारंभ करनेवाला मान बड़ा हो जाता है।

हार्टले ऑसिलेटर सर्किट का उपयोग मुख्य रूप से रेडियो ट्रांसमीटर और रिसीवर जैसे विभिन्न उपकरणों में साइन लहर उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।