Oscilador Hartley con Amplificador operacional
El siguiente proyecto es un oscilador LC por cambio de fase en adelanto conocido con el nombre de Oscilador Hartley. Fue desarrollado en 1915 por el ingeniero estadounidense Ralph Lyon Hartley. Está compuesto por dos partes principales, un filtro pasa altos pasivo de tercer orden LC, y un amplificador inversor. El circuito es el siguiente:
La función del filtro pasa altos es fijar la frecuencia de oscilación además de desfasar la señal -180 grados en voltajes, y la función del amplificador inversor es compensar la pérdida que se da en el filtro pasa bajos, además de desfasar la señal otros -180 grados en voltaje, en total un desfase de -360 grados. El circuito del filtro pasa altos LC es el siguiente:
Las funciones de transferencia en voltajes y en corrientes son las siguientes:
Las premisas de diseño son:
- Desfase en voltajes en la red de realimentación de 180 grados.
- Compensación de la pérdida que se da en la red de realimentación. Esta compensación la realizará el amplificador inversor de tal manera que la ganancia total del circuito sea igual mayor a uno.
- Al ser un filtro LC se debe garantizar un alto factor de calidad Q (mayor a 10).
** En este análisis se asumirá que Rx es la novena parte de R ( Rx=R/9 ). **
** En este análisis se asumirá que Rx es la novena parte de R ( Rx=R/9 ). **
Teniendo en cuenta lo anterior las ecuaciones de diseño son las siguientes:
Donde R, Rx, C y RF se colocaron en función del inductor L y de la frecuencia de oscilación f.
Tenga en cuenta
- El valor del inductor L es libre, escoja el valor que más le convenga. Para aumentar el valor del capacitor C se debe disminuir el valor de L.
- La salida se toma en la salida del amplificador operacional.
- Los valores pico del oscilador están limitados a los valores VOH y VOL del amplificador operacional.
- La fuente de polarización usada debe ser una fuente dual simétrica.
- La máxima frecuencia que se pueda generar depende del amplificador operacional que se vaya a usar, si se desea manejar alta frecuencia es recomendable usar amplificadores como el LM318 o similares que tiene una ganancia-ancho de banda grandes.
- En caso de que el circuito no oscile se debe aumentar un poco el valor RF. Y en caso de que el circuito si oscile pero la señal de salida salga saturada se debe disminuir un poco el valor de RF.
Calculadora oscilador Hartley con Opamp
Como usar la calculadora:
- Para los datos de entrada en caso de tener decimales se usa el punto no la coma. De usar la coma se produce error.
- La frecuencia de oscilación f se puede ingresar en Hertz (Hz), kilohertz (kHz) o en Megahertz (MHz).
- La inductancia L se puede ingresar en picohenrios (pH), nanohenrios (nH), microhenrios (uH) o en milihenrios (mH).
- Las resistencias R, Rx y RF se puede ajustar a ohmios (Ω), kiloohmios (kΩ) o a Megaohmios (MΩ).
- La inductancia L se puede ingresar en picohenrios (pH), nanohenrios (nH), microhenrios (uH) o en milihenrios (mH).
- Las resistencias R, Rx y RF se puede ajustar a ohmios (Ω), kiloohmios (kΩ) o a Megaohmios (MΩ).
- El condensador C se puede ajustar a picofaradios (pF), nanofaradios (nF), microfaradios (uF) o a milifaradios (mF).
Descarga la simulación en proteus 7.9 de Oscilador Hartley con Opamp aquí.
Descarga la simulación en proteus 8.3 de Oscilador Hartley con Opamp aquí.
Ejemplo 1. Diseñe un oscilador Hartley a una frecuencia de 10kHz. Use el amplificador lm741. Se usa una fuente dual de 12 voltios.
Solución. Escogemos 900uH como valor de L. Hallamos el valor de R:
Hallamos el valor del resistor Rx:
Hallamos el valor de C:
Y ahora hallamos el valor de RF:
El circuito es el siguiente:
Y la simulación es la siguiente:
La linea de color azul es la salida vo, y la linea de color azul es la salida del filtro vx. Se puede ver que la frecuencia es de 10 kHz.
Ejemplo 2. Diseñe un oscilador Hartley a una frecuencia de 50kHz. Use el amplificador lf351. Se usa una fuente dual de 10 voltios.
Solución. Se escoge 200uH como valor de L. Hallamos el valor de R:
Hallamos el valor del resistor Rx:
Ahora hallamos el valor de C:
Y finalmente hallamos el valor de RF:
El circuito es el siguiente:
Y la simulación es la siguiente:
La linea de color azul es la salida vo, y la linea de color azul es la salida del filtro vx. Se puede ver que la frecuencia es de 50 kHz, y que la señal de salida esta limitada entre VOH y VOL.
Ejemplo 3. Diseñe un oscilador Hartley a una frecuencia de 250kHz. Use el amplificador lm318. Se usa una fuente dual de 15 voltios.
Solución. Se escoge 35uH como valor del inductor L. Hallamos el valor de R:
Hallamos el valor de Rx:
Hallamos el valor de C:
Y ahora hallamos el valor de RF:
El circuito es el siguiente:
Y la simulación es la siguiente:
La linea de color azul es la salida vo, y la linea de color azul es la salida del filtro vx. Se puede ver que la frecuencia es de 250 kHz. Para arreglar la saturación se debe disminuir un poco el valor de RF.
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hola me podrian ayudar para saber si existe alguna diferencia entre diseñarlo con un amplificador y un transistor?
ResponderBorrarhola, el amplificador operacional es mucho mas estable en terminos de amplificacion, ya que el transistor suele ser mas problematico de calcular, ademas el amplificador operacional tiene un circuito interno con transistores que ya te definen la amplificacion
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