Projetos de circuito eletrônicoCircuitos osciladoresComo fazer Pierce Oscillator, Hartley Oscillator Circuits

Como fazer Pierce Oscillator, Hartley Oscillator Circuits

Neste post, aprendemos como construir circuitos osciladores simples, como o oscilador de perfuração e o oscilador de hartley, usando uma única porta CMOS. Ambos os osciladores são tipos de osciladores que utilizam um número mínimo de componentes, mas são capazes de gerar saídas de frequência muito estáveis ​​e confiáveis.

Perfurar oscilador

Você pode construir facilmente um circuito oscilador de perfuração, com base em um projeto de oscilador de cristal, usando uma única porta CMOS, conforme mostrado na figura a seguir.

O único inversor CMOS é polarizado para formar um amplificador linear por meio de R1. Um cristal pode ser visto conectado entre a entrada e a saída do circuito de perfuração através do capacitor trimmer TCI.

Este circuito proposto é projetado para operar com a frequência ressonante série do cristal. Escusado será dizer que um feedback positivo não foi usado aqui entre a saída e a entrada do circuito. Isso ocorre porque a entrada e a saída do amplificador CMOS funcionam no modo antifásico.

Com ressonância em série, pode parecer que o cristal está fornecendo o feedback negativo ao amplificador. No entanto, isso pode não ser verdade na realidade, porque C1 e C2 criam uma derivação central capacitiva ao redor do cristal, onde a derivação central pode ser vista aterrada.

O cristal como resultado se comporta como uma forma de transformador trabalhando no modo de ressonância série, usando seu par de conexões operando em antifase. Consequentemente, podemos encontrar uma mudança de fase de 180 graus por meio dos dois amplificadores e do cristal, e também com uma realimentação positiva.

O TC1 está incluído para adequar a frequência de oscilação do circuito à frequência nominal do cristal, mas de qualquer forma, essa função específica pode ser omitida caso não seja necessária. TC1 agora pode ser removido e o cristal pode ser conectado diretamente em R1.

Os capacitores C1 e C2 podem ser vistos com valores de 470 pF cada neste projeto de circuito de perfuração. Com estes valores o circuito deve oscilar sem problemas dentro de uma extensa faixa de frequências. Se a frequência for apenas alguns MHz, você pode querer diminuir o valor de C1 e C2 relativamente para que você possa sustentar a oscilação corretamente. Alternativamente, quando as frequências são inferiores a alguns 100 kHz, você pode selecionar valores C1 e C2 um pouco maiores.

Uma porta AND CMOS é indicada no diagrama, também é possível usar uma porta CMOS de buffer, como a do IC 4050.

Usando um FET

Um benefício do circuito oscilador de cristal Pierce é que ele não requer nenhum ajuste de ajuste. A figura a seguir demonstra como construir um circuito oscilador Pierce usando um único transistor de efeito de campo 2N3823 (ou 2N3821, 2N3822).

Nesta configuração, o cristal de quartzo (XTAL) é conduzido entre os estágios de dreno/saída e portão/entrada do FET. A bobina de RF de 2,5 mh (RFC1) normalmente não sintoniza o circuito, mas ajuda apenas a manter a energia de RF longe da fonte de CC. O circuito começa a oscilar no momento em que a chave S1 é ligada.

O acoplamento capacitivo de saída é fornecido por meio do capacitor C1, que garante que a impedância da carga externa seja alta o suficiente para não sobrecarregar o circuito e destruir as oscilações. Durante o tempo em que o circuito oscilador de perfuração oscila na frequência do cristal, ele consome cerca de 2,3 ma de corrente da fonte de 12 V CC.

Neste momento, sem qualquer carga, a amplitude do sinal de saída de RF é de 6,2v RMS (no circuito mostrado isso foi implementado na frequência de 7 MHz).

O circuito Pierce é projetado para oscilar na frequência fundamental do cristal. Assim, caso haja um cristal do tipo harmônico, a oscilação ocorrerá na frequência primária do cristal, não necessariamente na frequência especificada (harmônica). Além disso, o oscilador Pierce requer um cristal extremamente ativo.

Oscilador Hartley

O oscilador Hartley é um tipo de circuito gerador de frequência em que a frequência de oscilação depende de um circuito sintonizado que envolve capacitores e indutores, ou seja, é simplesmente um tipo de oscilador LC.

Um único inversor CMOS também pode ser usado para construir o popular oscilador tipo Hartley. Este tipo de circuito oscilador Hartley é mais vantajoso que os osciladores LC normais, pois aqui é necessário apenas um enrolamento para a bobina. Mesmo assim, a bobina precisa ser um enrolamento com tomada central. O diagrama de circuito do oscilador CMOS Hartley pode ser visualizado na figura a seguir.

O funcionamento do oscilador ahrtley é bastante semelhante ao do oscilador de perfuração, exceto o uso do estágio LC com derivação central que é usado em vez do cristal com derivação central capacitiva.

O indutor L fornece uma rota CC entre a entrada e a saída do inversor CMOS, o que garante que o circuito funcione sem a necessidade de um resistor de polarização.

O circuito pode trabalhar com uma faixa de frequência de vários 100 kHz, mas abaixo de um máximo de 10 MHz. Essas frequências dependerão dos valores de L e C que devem ser selecionados adequadamente para corresponder à faixa de frequência de operação especificada.

Você pode fazer o capacitor C variável, caso queira que o circuito Hartley funcione como um oscilador de frequência variável. Lembre-se que a tomada indicada na bobina L não precisa estar exatamente no meio do enrolamento, o que significa, por exemplo, que o circuito pode funcionar sem problemas mesmo com o primário de um transformador IF usado no lugar de L.

A bobina L pode ser experimentada usando um número diferente de voltas em um núcleo de ferrite e testando os resultados em um medidor de frequência.

Uma porta AND CMOS foi usada no diagrama hartley, você também pode usar uma porta CMOS de buffer, como do IC 4050.

Usando um único transistor

Um tipo de circuito de transistor único oscilador que é sintonizado com um transformador e gera uma onda senoidal AF, pode ser visto na figura a seguir. Este é na verdade um circuito oscilador do tipo Hartley, onde os recursos de sintonia e feedback são alcançados através de apenas um enrolamento com derivação central do transformador; o outro enrolamento do transformador funciona posteriormente como uma bobina de acoplamento de saída.

Para construir este circuito Hartley, você deve primeiro adquirir o pequeno transformador T1, que é um transformador com derivação central de 500 ohms a 30 ohms. Ou seja, o enrolamento do circuito tem 500 ohms e o enrolamento do lado de saída tem 30 ohms aproximadamente.

A metade superior do enrolamento primário com derivação central de L1 atua como a bobina de entrada de base, enquanto a metade inferior do lado primário de L1 atua como a bobina de saída do coletor.

O capacitor C3 torna-se o único responsável por sintonizar a oscilação no lado primário do transformador. A frequência do circuito Hartley é estabelecida principalmente pelo capacitor C3 e pela indutância do enrolamento primário total.

Conforme indicado no diagrama, se o valor de C3 for 0,02 mfd, a frequência será aproximadamente em torno de 2 kHz. Para aumentar a frequência, você pode tentar diminuir a capacitância C3; para diminuir a frequência, basta aumentar a capacitância C3.

Para garantir que o circuito oscile perfeitamente, o enrolamento do transformador deve estar corretamente polarizado conforme previsto nas especificações do transformador por pontos coloridos.

O capacitor C2 não tem nenhum papel no circuito sintonizado, mas está posicionado para impedir que a tensão CC do coletor apareça na base do transistor. O circuito fornece uma amplitude de 0,8v RMS quando a saída não está carregada. O consumo de corrente é de 2 ma quando uma fonte de 6V DC é usada para o circuito

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