什么是哈特利振荡器？案例+公式，几分钟搞定哈特利振荡器原理

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上一篇是讲了皮尔斯振荡电路和Colpitts振荡器电路，如果忘记，下面标题可以直接跳转，

Colpitts振荡器振荡电路图分析，几分钟，立马搞定Colpitts振荡器

皮尔斯振荡器电路工作原理图解，几分钟，立马搞定皮尔斯振荡电路

话不多说，直接开始，今天主要是关于哈特利振荡器原理。

哈特利（Hartley）振荡器是什么意思？

哈特利振荡器（哈特莱）是一种电感三点式振荡电路，哈特利振荡器的振荡频率由LC调谐电路（即由电容和电感组成的电路）确定（如下图所示）。哈特利振荡器通常被调谐以产生射频波段的波，也被称为RF振荡器。

哈特利振荡器振荡电路

调谐LC电路连接在晶体管放大器的集电极和基极之间。就振荡电压而言，发射器连接到调谐电路线圈上的分接点。

基本哈特利振荡器设计

哈特利振荡器电路可以由使用单个抽头线圈（类似于自耦变压器）或一对串联线圈与单个电容并联的任何配置制成，如下图所示。

当电路发生振荡时，X点（集电极）处的电压相对于Y点（发射极）与Z点（基极）处的电压相对于Y点的异相180°。

在振荡频率下，集电极负载的阻抗是电阻性的，基极电压的增加会导致集电极电压的降低。

电阻R1和R2以正常方式为晶体管提供通常的稳定直流偏置，而电容则充当隔直电容。

哈特利振荡器原理图

在这个哈特利振荡器电路中，DC集电极电流流过线圈的一部分，因此该电路被称为“串联馈电”，哈特利振荡器的振荡频率为：

哈特利振荡器的振荡频率公式

LT是总的累积耦合电感，在一般的情况下，LT就是两个电感之和，但是当两个电感的互感很大时就需要修改了。

互感是由一个电感器（或抽头电感器的一部分）周围产生的磁场引起的额外有效量的电感，该磁场将电流引入另一个电感。具体的如下所示：

共芯中心抽头电感

当两个电感都绕在同一个磁芯上时，互感(M)的影响可能相当大，总电感的计算公式如下：

总电感的计算公式

M的实际值取决于两个电感磁耦合的效率，其中包括电感之间的间距、每个电感上的匝数、每个线圈的尺寸和公共磁芯的材料。

振荡频率可以通过改变“调谐”电容C或通过改变线圈内铁粉芯的位置（感应调谐）来调整，从而在很宽的频率范围内提供输出，使其非常容易调谐。

哈特利振荡器案例

哈特利振荡器电路具有两个各自为0.5mH的独立电感，与可在100pF和500pF之间调节的可变电容并联谐振，确定振荡的上下频率以及哈特利振荡器带宽。

从上面我们可以计算出哈特利振荡器的振荡频率：

哈特利振荡器的振荡频率

该电路由两个串联的电感线圈组成，因此总电感为：

总电感

哈特利振荡器高频：

哈特利振荡器高频

哈特利振荡器低频：

哈特利振荡器低频

哈特利振荡器带宽：

哈特利振荡器带宽

并联哈特利振荡器电路原理1

除了上面的哈特利振荡器外，还可以将调谐谐振电路连接到放大器两端作为并联馈电振荡器，如下所示。

在并联的哈特利振荡器电路中，集电极电流的交流和直流分量在电路周围都有独立的路径。由于直流分量被电容器阻挡，C2没有直流电流流过电感线圈，L并且在调谐电路中浪费的功率更少。

并联哈特利振荡器电路

射频线圈(RFC)L2是一种射频扼流圈，在振荡频率下具有高电抗，因此当直流分量通过L2时，大部分射频电流通过电容C2施加到LC调谐槽电路电源。可以使用电阻器代替RFC线圈L2，但效率会更低。

并联馈电哈特利振荡器电路原理2

如下图所示，使用一个电压源，固定偏压由分压电阻R1和RB提供。由C1旁路的发射极缓冲电阻RE用于温度稳定。

集电极通过电感L3并联馈电，C3用作隔直和耦合电容，以防止槽路线圈使集电极短路。类似地，C2用作基极阻塞耦合电容，以防止基极通过槽路电感对地短路。

并联哈特利振荡器电路

要注意，从发射极通过谐振回路的L1部分和耦合电容C3到集电极存在一条AC路径，并且存在通过L2和C2到基极的类似路径。

随着振荡的发生，在RE（如果C1是正确的值）。通常，选择分压R1和RB的值以提供A类偏压以便于启动，选择RE和C1的值以提供热稳定性和B类或C类偏压实现所需要的工作效率。

输出可以取自连接到集电极的电容或耦合到槽路的电感。

使用运算放大器的哈特利振荡器

除了使用双极结型晶体管(BJT)作为哈特利振荡器的放大器有源级外，我们还可以使用场效应晶体管(FET)或运算放大器(op-amp)。

运算放大器哈特利振荡器的操作与晶体管版本的操作完全相同，其操作频率以相同的方式计算，如下图所示：

运算放大器的哈特利振荡器

与上面的晶体管振荡器一样，电路的增益必须等于或略大于L1/L2的比率。如果两个电感线圈绕在一个共同的磁芯上并且互感M存在，则比率变为(L1+M)/(L2+M)。

共基极哈特利振荡器

LC谐振电路接收集电极电流脉冲并开始以其设计频率谐振。储能电路提供的电流放大倍数很高，最初输出幅度非常大。

共基极哈特利振荡器

随着发射极电压的增加，放大器的偏置点从其A类位置向C类条件“滑动”，如上图所示，从而减小由电位产生的相对稳定的基极电压之间的差异(Vbe)驱动器R1/R2和越来越正的发射极电压。

随着集电极电流增加，TR1发射极电压也会增加。这将导致R3两端的电压更大，使发射极更正，从而有效地增加Tr1的负基极/发射极电压量。这会再次降低集电极电流，从而导致储能电路产生更小的输出波形，并将电路的闭环增益平衡为1。

共发射极哈特利振荡器

抽头电感L1/L2的顶端和底端在本设计中是反相的，谐振电路的抽头点连接到电源线，在共射极放大器中，它与电源线完全相同。

共发射极哈特利振荡器

晶体管发射极由于电源两端的去耦电容（未显示，因为它们将在电源中），以及发射极电阻两端的C3。

下图中，电感的抽头接地而不是+Vcc，两个隔直电容用于消除调谐电路中的任何直流电。集电极负载现在由射频扼流圈提供，该扼流圈仅在振荡器频率下提供高阻抗。

谐振频率公式

哈特利振荡器的优点

即使在包括抽头线圈或固定电感之后，对组件的需求也非常少。

可以将单个线圈用作自耦变压器，而不是使用大型变压器。

振荡频率可以通过使用可变电感或使用可变电容来改变

可以使用单个裸线线圈来代替使用两个单独的感应线圈L1和L2。

电路非常简单，并不复杂。

可以产生具有恒定幅度的正弦振荡。

哈特利振荡器的缺点

有时由于谐波的存在会产生失真的正弦信号，这是哈特利振荡器的主要缺点之一。

不能用作低频振荡器，因为电感的尺寸和电感的值很大。

哈特利振荡器的功能

哈特利振荡器用作无线电接收器中的本地振荡器，由于频率范围广的原因，它是一种流行的振荡器。

适用于高达30MHz的射频(RF)范围内的振荡。

用于产生具有所需频率的正弦波。

希望大家多多支持我。

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