హార్ట్లీ ఓసిలేటర్

సరళంగా చెప్పాలంటే, ఓసిలేటర్ ఒక సర్క్యూట్, ఇది DC శక్తిని సరఫరా మూలం నుండి AC శక్తికి లోడ్‌కు మారుస్తుంది. ఓసిలేటర్ వ్యవస్థ క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక భాగాలను ఉపయోగించి నిర్మించబడింది మరియు ఇది బాహ్య ఇన్పుట్ సిగ్నల్ యొక్క ఎటువంటి అనువర్తనం లేకుండా అవుట్పుట్ వద్ద సైనూసోయిడల్ లేదా ఇతర పునరావృత తరంగ రూపాల ఉత్పత్తికి ఉపయోగించబడుతుంది. మేము మా మునుపటి ట్యుటోరియల్లో కొన్ని ఓసిలేటర్లను చర్చించాము:

• కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్
• RC దశ షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్
• వీన్ బ్రిడ్జ్ ఓసిలేటర్
• క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్ ఓసిలేటర్
• దశ షిఫ్ట్ ఆసిలేటర్ సర్క్యూట్
• వోల్టేజ్ కంట్రోల్డ్ ఓసిలేటర్ (VCO)

ఎలాంటి రేడియో-టీవీ ట్రాన్స్మిటర్ లేదా రిసీవర్ లేదా ఏదైనా ప్రయోగశాల పరీక్ష పరికరాలకు ఓసిలేటర్ ఉంటుంది. క్లాక్ సిగ్నల్ ఉత్పత్తి చేయడానికి ఇది ప్రధాన భాగం. వాచ్ వంటి చాలా సాధారణ పరికరంలో సాధారణ ఓసిలేటర్ అప్లికేషన్ చూడవచ్చు. గడియారాలు 1 హెర్ట్జ్ క్లాక్ సిగ్నల్ ఉత్పత్తి చేయడానికి ఓసిలేటర్‌ను ఉపయోగిస్తాయి.

అవుట్పుట్ తరంగ రూపాన్ని బట్టి ఆసిలేటర్లను సైనూసోయిడల్ ఓసిలేటర్ లేదా రిలాక్సేషన్ ఓసిలేటర్‌గా వర్గీకరిస్తారు. అవుట్పుట్ అంతటా ఖచ్చితమైన పౌన frequency పున్యంతో ఒక ఓసిలేటర్ సైనూసోయిడల్ తరంగాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తే, ఓసిలేటర్‌ను సైనూసోయిడల్ ఓసిలేటర్ అంటారు. సడలింపు ఓసిలేటర్లు స్క్వేర్ వేవ్ లేదా త్రిభుజాకార తరంగం లేదా అవుట్పుట్ అంతటా ఏదైనా రకమైన తరంగాల వంటి సైనూసోయిడల్ తరంగాలను అందిస్తాయి.

అవుట్పుట్ సిగ్నల్ ఆధారంగా ఓసిలేటర్ వర్గీకరణలు కాకుండా, ప్రతికూల రెసిస్టెన్స్ ఓసిలేటర్, ఫీడ్బ్యాక్ ఓసిలేటర్ మొదలైన సర్క్యూట్ నిర్మాణాన్ని ఉపయోగించి ఆసిలేటర్లను వర్గీకరించవచ్చు.

హార్ట్ ఓసిలేటర్ అమెరికన్ ఇంజనీర్ రాల్ఫ్ హార్ట్ 1915 లో కనుగొన్నారు ఇది LC రకం (ప్రేరకం-కెపాసిటర్) ఫీడ్బ్యాక్ ఓసిలేటర్ ఒకటి. ఈ ట్యుటోరియల్‌లో, హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ నిర్మాణం మరియు అనువర్తనం గురించి చర్చిస్తాము.

ట్యాంక్ సర్క్యూట్

హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ ఒక LC ఓసిలేటర్. LC ఓసిలేటర్ ట్యాంక్ సర్క్యూట్‌ను కలిగి ఉంటుంది, ఇది అవసరమైన డోలనాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన భాగం. ట్యాంక్ సర్క్యూట్ మూడు భాగాలు, రెండు ప్రేరకాలు మరియు ఒక కెపాసిటర్‌ను ఉపయోగిస్తోంది. కెపాసిటర్ రెండు సిరీస్ ప్రేరకాలతో సమాంతరంగా అనుసంధానించబడి ఉంది. హార్లే ఓసిలేటర్ యొక్క సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద ఉంది:

ఇండక్టర్-కెపాసిటర్ కలయికను ట్యాంక్ సర్క్యూట్ అని ఎందుకు పిలుస్తారు? ఎందుకంటే LC సర్క్యూట్ డోలనం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని నిల్వ చేస్తుంది. ట్యాంక్ సర్క్యూట్లో, కెపాసిటర్ మరియు రెండు సిరీస్ ప్రేరకాలు ఒకదానికొకటి చార్జ్ చేయబడతాయి మరియు విడుదల చేయబడతాయి, ఇవి ఒక డోలనాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఛార్జ్ మరియు ఉత్సర్గ సమయం లేదా ఇతర మాటలలో, కెపాసిటర్ మరియు ప్రేరకాల విలువ డోలనం పౌన.పున్యాన్ని నిర్ణయించే ప్రధాన అంశం.

ట్రాన్సిస్టర్ ఆధారిత

పై చిత్రంలో, ఒక ఆచరణాత్మక హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్ చూపబడుతుంది, ఇక్కడ క్రియాశీల భాగం PNP ట్రాన్సిస్టర్. సర్క్యూట్లో, కలెక్టర్కు అనుసంధానించబడిన ట్యాంక్ సర్క్యూట్లో అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ కనిపిస్తుంది. ఏదేమైనా, చూడు వోల్టేజ్ అవుట్పుట్ వోల్టేజ్లో ఒక భాగం, ఇది V1 గా సూచించబడుతుంది, ఇది ఇండక్టర్ L1 అంతటా కనిపిస్తుంది.

ఫ్రీక్వెన్సీ కెపాసిటర్ మరియు ఇండక్టర్లు విలువలు నిష్పత్తి అనుపాతంలో ఉంటుంది.

హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్ యొక్క పని

హార్ట్లీ ఓసిలేటర్‌లో క్రియాశీలక భాగం ట్రాన్సిస్టర్. లక్షణాల యొక్క క్రియాశీల ప్రాంతంలో DC ఆపరేటింగ్ పాయింట్ రెసిస్టర్లు R1, R2, RE మరియు కలెక్టర్ సరఫరా వోల్టేజ్ VCC చే నిర్వహించబడుతుంది. కెపాసిటర్ CB నిరోధించే కెపాసిటర్ మరియు CE ఈస్టర్ బైపాస్ కెపాసిటర్.

ట్రాన్సిస్టర్ సాధారణ విడుదల చేసే దేశంగా ఆకృతీకరణ లో కన్ఫిగర్. ఈ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, ట్రాన్సిస్టర్ ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ 180-డిగ్రీల దశ మార్పును కలిగి ఉంటాయి. సర్క్యూట్లో, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ V1 మరియు చూడు వోల్టేజ్ V2 180-డిగ్రీల దశ మార్పును కలిగి ఉంటాయి. ఈ రెండింటినీ కలపడం ద్వారా, మేము మొత్తం 360 డిగ్రీల దశ మార్పును పొందుతాము, ఇది డోలనం కోసం అవసరం (బర్క్‌హౌసెన్ ప్రమాణం అని సూచిస్తారు).

బాహ్య సిగ్నల్ వర్తించకుండా సర్క్యూట్ లోపల డోలనాన్ని ప్రారంభించడానికి మరొక ముఖ్యమైన విషయం ఏమిటంటే, సర్క్యూట్ లోపల శబ్దం వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం. శక్తిని ఆన్ చేసినప్పుడు, విస్తృత శబ్ద స్పెక్ట్రంతో శబ్దం వోల్టేజ్ ఉత్పత్తి అవుతుంది మరియు ఇది ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద అవసరమైన వోల్టేజ్ భాగాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఓసిలేటర్‌కు అవసరం.

సర్క్యూట్రీ యొక్క AC ఆపరేషన్ పెద్ద నిరోధక విలువ కోసం R1 మరియు R2 నిరోధకత ద్వారా ప్రభావితం కాదు. ఈ రెండు రెసిస్టర్లు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క పక్షపాతం కోసం ఉపయోగించబడతాయి. మొత్తం సర్క్యూట్ యొక్క రోగనిరోధక శక్తి కోసం భూమి మరియు CE ఉపయోగించబడుతున్నాయి మరియు ఈ రెండు రెసిస్టర్లు మరియు కెపాసిటర్లను ఉద్గారిణి నిరోధకం మరియు ఉద్గారిణి కెపాసిటర్‌గా ఉపయోగిస్తారు.

ట్యాంక్ సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతిధ్వనించే ఫ్రీక్వెన్సీ ద్వారా AC ఆపరేషన్ ఎక్కువగా ప్రభావితమవుతుంది. కింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి డోలనం యొక్క పౌన frequency పున్యాన్ని నిర్ణయించవచ్చు-

F = 1 / 2π√L _T C.

ట్యాంక్ సర్క్యూట్ యొక్క మొత్తం ఇండక్టెన్స్ L _T = L ₁ + L ₂

ఆప్-ఆంప్ బేస్డ్ హార్ట్లీ ఓసిలేటర్

పై చిత్రంలో, ఆప్-ఆంప్ ఆధారిత హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ చూపబడింది, ఇక్కడ కెపాసిటర్ సి 1 సిరీస్‌లోని ఎల్ 1 మరియు ఎల్ 2 లతో సమాంతరంగా అనుసంధానించబడి ఉంది.

Op-amp ఒక విలోమ ఆకృతీకరణలో అనుసంధానించబడి ఉంది, ఇక్కడ రెసిస్టర్ R1 మరియు R2 చూడు నిరోధకం. యాంప్లిఫైయర్ వోల్టేజ్ లాభం క్రింద పేర్కొన్న సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది -

A = - (R2 / R1)

చూడు వోల్టేజ్ మరియు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ పై ఆప్-ఆంప్ ఆధారిత హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్లో కూడా సూచించబడుతుంది.

ట్రాన్సిస్టర్ ఆధారిత హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ విభాగంలో ఉపయోగించే అదే సూత్రాన్ని ఉపయోగించి ఆసిలేషన్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని లెక్కించవచ్చు.

హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ సాధారణంగా RF పరిధిలో డోలనం చేస్తుంది. ప్రేరక లేదా కెపాసిటర్ల విలువను లేదా రెండింటిని మార్చడం ద్వారా ఫ్రీక్వెన్సీని మార్చవచ్చు. వేరియబుల్ కాంపోనెంట్ ఎంపిక కోసం, ప్రేరకాల కంటే కెపాసిటర్లు సులభంగా ఎంపిక చేయబడతాయి. సున్నితమైన వ్యత్యాసాల కోసం డోలనం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని 3: 1 నిష్పత్తిలో మార్చవచ్చు.

హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ యొక్క ఉదాహరణ

60-120 KHz వేరియబుల్ ఫ్రీక్వెన్సీ కలిగిన హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ ట్రిమ్మర్ కెపాసిటర్ (100 pF నుండి 400 pF) కలిగి ఉంటుందని అనుకుందాం. ట్యాంక్ సర్క్యూట్లో రెండు ప్రేరకాలు ఉన్నాయి, ఇక్కడ ఒక ప్రేరక విలువ 39uH. కాబట్టి ఇతర ప్రేరక విలువను కనుగొనడానికి, మేము ఈ క్రింది విధానాన్ని అనుసరిస్తాము:

హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ-

F = 1 / 2π√L _T C.

1: 2 నిష్పత్తిలో 60 నుండి 120 kHz మధ్య పౌన frequency పున్యం మారుతుంది. కెపాసిటెన్స్ 100pF: 400 pF నిష్పత్తిలో 1: 4 నిష్పత్తిలో మారుతూ ఉంటుంది కాబట్టి ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క వైవిధ్యాన్ని ఒక జత కాయిల్స్ ద్వారా పొందవచ్చు.

కాబట్టి, ఫ్రీక్వెన్సీ F 60 kHz అయినప్పుడు, కెపాసిటెన్స్ 400 pF.

ఇప్పుడు,

కాబట్టి, మొత్తం కెపాసిటెన్స్ 17.6 mH మరియు ఇతర ఇండక్టర్ యొక్క విలువ

17.6 mH - 0.039 mH = 17.56 mH.

హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ మరియు కోల్‌పిట్స్ ఆసిలేటర్ మధ్య తేడాలు

కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ హార్ట్లీ ఓసిలేటర్‌తో సమానంగా ఉంటుంది, అయితే ఈ రెండింటి మధ్య నిర్మాణంలో తేడా ఉంది. హార్ట్లీ మరియు కోల్‌పిట్స్, రెండు ఓసిలేటర్‌లు ట్యాంక్ సర్క్యూట్లో మూడు భాగాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ సిరీస్‌లో రెండు కెపాసిటర్లతో సమాంతరంగా ఒకే ఇండక్టర్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, అయితే హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ సరిగ్గా వ్యతిరేకతను ఉపయోగిస్తుంది, సిరీస్‌లో రెండు ప్రేరకాలతో సమాంతరంగా ఒకే కెపాసిటర్.

హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ యొక్క ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు

ప్రయోజనాలు:

1. అవుట్పుట్ వ్యాప్తి వేరియబుల్ ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధితో అనులోమానుపాతంలో లేదు మరియు వ్యాప్తి స్థిరంగా ఉంటుంది.

ట్యాంక్ సర్క్యూట్లో స్థిర కెపాసిటర్కు బదులుగా ట్రిమ్మర్ ఉపయోగించి ఫ్రీక్వెన్సీ సులభంగా నియంత్రించబడుతుంది.

3. స్థిరమైన RF ఫ్రీక్వెన్సీ ఉత్పత్తి కారణంగా RF శ్రేణి అనువర్తనాలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

ప్రతికూలతలు

1.హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ ఒక వక్రీకృత సైన్ వేవ్‌ను అందిస్తుంది మరియు స్వచ్ఛమైన సైన్ వేవ్ సంబంధిత కార్యకలాపాలకు తగినది కాదు. ఈ లోపానికి ప్రధాన కారణం అవుట్పుట్ అంతటా అధిక మొత్తంలో హార్మోనిక్స్ ప్రేరేపించబడతాయి.

2. తక్కువ పౌన frequency పున్యంలో ఇండక్టర్ విలువ పెద్దదిగా మారుతుంది.

రేడియో ట్రాన్స్మిటర్ మరియు రిసీవర్స్ వంటి వివిధ పరికరాల్లో సైన్ వేవ్ ఉత్పత్తి చేయడానికి హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్ ప్రధానంగా ఉపయోగించబడుతుంది.