Teori Osilator Hartley - Rangkaian, Prinsip Kerja dan Aplikasi
Osilator Hartley adalah rangkaian osilator elektronik di mana frekuensi osilasi ditentukan oleh rangkaian yang disetel yang terdiri dari Kapasitor dan Induktor, yaitu osilator LC. Osilator Hartley ditemukan oleh Hartley ketika dia bekerja di Laboratorium Penelitian di Western Electric Company. Rangkaian ini diciptakan pada tahun 1915 oleh insinyur Amerika Ralph Hartley.
Fitur pribadi dari Osilator Hartley adalah bahwa rangkaian yang disetel terdiri dari kapasitor tunggal secara paralel dengan dua induktor dalam seri atau induktor bersadapan tunggal, dan sinyal umpan balik yang diperlukan untuk osilasi diambil dari koneksi pusat dari dua induktor.
Pada frekuensi tinggi, nilai reaktansi induktor ini sangat tinggi, sehingga dapat diperlakukan sebagai rangkaian terbuka. Reaktansi adalah nol untuk kondisi DC, karenanya tidak menyebabkan masalah untuk kapasitor DC. CE adalah Kapasitor bypass emitor dan RE juga menjadi resistor biasing. CC1 dan CC2 adalah kapasitor kopling.
Ketika supply DC (Vcc) diberikan ke rangkaian, arus kolektor mulai naik dan dimulai dengan pengisian kapasitor C. Setelah kapasitor C terisi penuh, ia mulai melepasnya melalui L1 dan L2 dan kembali mulai mengisi.
Bentuk gelombang tegangan balik-dan-keempat ini adalah gelombang sinus yang kecil dan mengarah dengan perubahan negatifnya. Pada akhirnya akan mati kecuali itu diperkuat. Sekarang transistor muncul. Gelombang sinus yang dihasilkan oleh rangkaian tangki digabungkan ke base transistor melalui kapasitor CC1.
Karena Transistor dikonfigurasikan sebagai common-emitor, ia mengambil input dari rangkaian tangki dan mengubahnya menjadi gelombang sinus standar dengan perubahan positif terkemuka.
Dengan demikian transistor memberikan penguatan bersama dengan inversi untuk memperkuat dan memperbaiki sinyal yang dihasilkan oleh rangkaian tangki. Induktansi timbal balik antara L1 dan L2 memberikan umpan balik energi dari rangkaian kolektor-emitor ke rangkaian base-emitor.
Frekuensi osilasi dalam rangkaian ini adalah
Di mana Leq adalah induktansi total coil dalam rangkaian tangki diberikan sebagai
Untuk rangkaian praktis, jika L1 = L2 = L dan induktansi timbal balik diabaikan, maka frekuensi osilasi dapat disederhanakan sebagai
Dalam transistor osilator Hartley, gain tergantung pada elemen-elemen rangkaian tangki seperti L1 dan L2 sedangkan pada Op-amp osilator gain kurang tergantung pada elemen-elemen rangkaian tangki dan karenanya memberikan stabilitas frekuensi yang lebih besar.
Pengoperasian rangkaian ini mirip dengan osilator versi Hartley. Gelombang sinus dihasilkan oleh rangkaian umpan balik dan ditambah dengan bagian Op-amp. Kemudian gelombang ini distabilkan dan dibalikkan oleh penguat (amplifier).
Frekuensi osilator bervariasi dengan menggunakan variabel kapasitor dalam rangkaian tangki, menjaga rasio umpan balik dan amplitudo output konstan untuk rentang frekuensi. Frekuensi osilasi untuk jenis osilator ini sama dengan osilator yang dibahas di atas dan diberikan sebagai
Untuk menghasilkan osilasi dari rangkaian ini, gain amplifier harus dan harus dipilih lebih besar atau paling tidak sama dengan rasio dua induktansi.
Jika induktansi timbal balik ada antara L1 dan L2 karena inti bersama dari dua kumparan ini, maka gain menjadi
Fitur pribadi dari Osilator Hartley adalah bahwa rangkaian yang disetel terdiri dari kapasitor tunggal secara paralel dengan dua induktor dalam seri atau induktor bersadapan tunggal, dan sinyal umpan balik yang diperlukan untuk osilasi diambil dari koneksi pusat dari dua induktor.
Apa itu Osilator Hartley?
Osilator Hartley secara induktif digabungkan, osilator frekuensi variabel di mana osilator dapat berupa rangkaian atau shunt fed. Osilator Hartley adalah keuntungan memiliki satu kapasitor tuning dan satu induktor yang disadap tengah (center tapped). Prosesor ini menyederhanakan konstruksi rangkaian osilator Hartley.Rangkaian dan Prinsip Kerja Osilator Hartley
Diagram rangkaian osilator Hartley ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Transistor NPN yang terhubung dalam konfigurasi common emitor (CE) berfungsi sebagai perangkat aktif dalam tahap amplifier. R1 dan R2 adalah Resistor bias dan RFC adalah induktor frekuensi radio, yang menyediakan isolasi antara operasi AC dan DC.Pada frekuensi tinggi, nilai reaktansi induktor ini sangat tinggi, sehingga dapat diperlakukan sebagai rangkaian terbuka. Reaktansi adalah nol untuk kondisi DC, karenanya tidak menyebabkan masalah untuk kapasitor DC. CE adalah Kapasitor bypass emitor dan RE juga menjadi resistor biasing. CC1 dan CC2 adalah kapasitor kopling.
Ketika supply DC (Vcc) diberikan ke rangkaian, arus kolektor mulai naik dan dimulai dengan pengisian kapasitor C. Setelah kapasitor C terisi penuh, ia mulai melepasnya melalui L1 dan L2 dan kembali mulai mengisi.
Bentuk gelombang tegangan balik-dan-keempat ini adalah gelombang sinus yang kecil dan mengarah dengan perubahan negatifnya. Pada akhirnya akan mati kecuali itu diperkuat. Sekarang transistor muncul. Gelombang sinus yang dihasilkan oleh rangkaian tangki digabungkan ke base transistor melalui kapasitor CC1.
Karena Transistor dikonfigurasikan sebagai common-emitor, ia mengambil input dari rangkaian tangki dan mengubahnya menjadi gelombang sinus standar dengan perubahan positif terkemuka.
Dengan demikian transistor memberikan penguatan bersama dengan inversi untuk memperkuat dan memperbaiki sinyal yang dihasilkan oleh rangkaian tangki. Induktansi timbal balik antara L1 dan L2 memberikan umpan balik energi dari rangkaian kolektor-emitor ke rangkaian base-emitor.
Frekuensi osilasi dalam rangkaian ini adalah
fo = 1 / (2π √ (Leq C))
Leq = L1 + L2 + 2M
fo = 1 / (2π √ (2 LC))
Rangkaian Osilator Hartley Menggunakan Op-Amp
Osilator Hartley dapat diimplementasikan dengan menggunakan penguat operasional (Op-amp) dan pengaturan khasnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Jenis rangkaian ini memfasilitasi penyesuaian gain dengan menggunakan resistansi umpan balik dan resistansi input.Dalam transistor osilator Hartley, gain tergantung pada elemen-elemen rangkaian tangki seperti L1 dan L2 sedangkan pada Op-amp osilator gain kurang tergantung pada elemen-elemen rangkaian tangki dan karenanya memberikan stabilitas frekuensi yang lebih besar.
Pengoperasian rangkaian ini mirip dengan osilator versi Hartley. Gelombang sinus dihasilkan oleh rangkaian umpan balik dan ditambah dengan bagian Op-amp. Kemudian gelombang ini distabilkan dan dibalikkan oleh penguat (amplifier).
Frekuensi osilator bervariasi dengan menggunakan variabel kapasitor dalam rangkaian tangki, menjaga rasio umpan balik dan amplitudo output konstan untuk rentang frekuensi. Frekuensi osilasi untuk jenis osilator ini sama dengan osilator yang dibahas di atas dan diberikan sebagai
fo = 1 / (2π √ (Leq C))
Di mana: Leq = L1 + L2 + 2M
Atau
Leq = L1 + L2
Av = L1 / L2
Av = (L1 + M) / (L2 + M)
Kelebihan Osilator Hartley
- Alih-alih dua kumparan (coil) terpisah L1 dan L2, satu kumparan kawat kosong dapat digunakan dan kumparan tersebut digroundkan pada titik yang diinginkan di sepanjang itu.
- Dengan menggunakan variabel kapasitor atau dengan membuat inti bergerak (memvariasikan induktansi), frekuensi osilasi dapat bervariasi.
- Sangat sedikit komponen yang dibutuhkan, termasuk dua induktor tetap atau coil yang disadap.
- Amplitudo output tetap konstan pada rentang frekuensi kerja.
Kekurangan Osilator Hartley
- Ini tidak dapat digunakan sebagai osilator frekuensi rendah karena nilai induktor menjadi besar dan ukuran induktor menjadi besar.
- Konten harmonik dalam output osilator ini sangat tinggi dan karenanya tidak cocok untuk aplikasi yang membutuhkan gelombang sinus murni.
Aplikasi Osilator Hartley
- Osilator Hartley adalah untuk menghasilkan gelombang sinus dengan frekuensi yang diinginkan
- Osilator Hartley terutama digunakan sebagai penerima radio. Juga perhatikan bahwa karena jangkauan frekuensi yang luas, ini adalah osilator yang paling populer
- Osilator Hartley Cocok untuk osilasi dalam rentang RF (Frekuensi Radio), hingga 30MHZ