テキスト ボックス:               簡単治具製作シリーズ
                「低周波発振器の製作」
                             第1回目  動作原理編

                       2010年1月  KY
◎はじめに
簡易カンイテキな「オーディオ帯域タイイキ低周波テイシュウハ信号シンゴウ発振ハッシン」を製作セイサクしましたので紹介ショウカイします。
低周波テイシュウハ発振ハッシン市販シハンヒンでも安価アンカなものがあり、トクに、自作ジサクする必要ヒツヨウいのですが、写真シャシン1の市販シハンヒン
ナガめているうちに、「これを自作ジサクできないか?」というのが動機ドウキです。
発振ハッシン周波数シュウハスウは、タトえば、「1KHz」の1ナミのみというのは比較的ヒカクテキ簡単カンタンなのですが、周波数シュウハスウ連続レンゾク可変カヘン
ムズカしいものです。
そこで、周波数シュウハスウ連続レンゾク可変カヘン」にチャレンジというわけです。
写真シャシン1の市販シハンヒンは、かなり、フルいもので、現在ゲンザイ販売ハンバイされていません。
(たぶん、1980ネンダイ中頃ナカゴロ?)
1980ネンダイ中頃ナカゴロにこの機種キシュ購入コウニュウしようと販売店ハンバイテン出向デムいて、ヨコにあった上位ジョウイ機種キシュススめられて
この機種キシュ購入コウニュウしなかったものです。
最近サイキン中古チュウコヒンでこの機種キシュかけて、衝動ショウドウいしたものです。
◎ウィーンブリッジ発振ハッシン回路カイロ
製作セイサクするにあたり、採用サイヨウする発振ハッシン回路カイロについて解説カイセツします。
低周波テイシュウハ信号シンゴウ発振ハッシン回路カイロは「CR発振ハッシン」が基本キホンです。そのナカで、基本的キホンテキな「ウィーンブリッジ発振ハッシン回路カイロ
について解説カイセツします。
(1)基本キホン回路カイロ
ウイーンブリッジはブリッジ回路カイロナカの1つで、1 a ) のカタチをしています。
このブリッジと増幅ゾウフク回路カイロわせることにより発振ハッシン回路カイロ構成コウセイすることが出来デキます。
1 ウイーンブリッジ発振ハッシン回路カイロ
1 a ) のようにブリッジのAA-BBカン差分サブン増幅ゾウフクするカタチになっていて、増幅ゾウフクをオペアンプで表現ヒョウゲン
すると1 b ) になります。さらにこのカタチ整理セイリすると1 c ) になります。
このカタチはC1,R1,C2,R2で構成コウセイする「周波数シュウハスウ選択センタク回路カイロ」が「セイ帰還キカン」になっていて、R3,R4ガワは「帰還キカン
回路カイロです。
周波数シュウハスウ選択センタク回路カイロ2のような特性トクセイで、バンドパスフィルタ(BPF)です。
2 バンドパスフィルタ
発振ハッシン原理ゲンリツギのようになります。
3 a ) は入力ニュウリョクがバンドパスフィルタが挿入ソウニュウされていて、アンプ増幅ゾウフクが Av = 1 + ( R3 / R4 )
反転ハンテンアンプです。
ここで3 b ) のようにINとOUTを接続セツゾクするとオペアンプのプラス端子タンシにOUTの信号シンゴウモドされます。
したがって、この接続セツゾクは「セイ帰還キカン」になり発振ハッシンします。
発振ハッシンはバンドパスフィルタで選択センタクされる周波数シュウハスウになります。
3 セイ帰還キカンカタチにする
発振ハッシン周波数シュウハスウおよび発振ハッシンするための条件ジョウケン以下イカのとおりです。 4 振幅シンプク安定アンテイ必要ヒツヨウ
テキスト ボックス: (発振周波数)
   R1 = R2 = Ro   C1 = C2 = Co とすれば            
                          1
             f = ------------          -------------- @
                   2π×Co×Ro 

(発振条件)
  増幅度をAvとして
             Av ≧ 3           -----------------------  A
  非反転アンプなので
             3 ≧ 1 + ( R3 / R4 )         -------------- B
増幅ゾウフクが3以上イジョウ発振ハッシンします。ただし、きれいな波形ハケイ正弦セイゲンナミ
必要ヒツヨウ場合バアイはなんらかの方法ホウホウ振幅シンプクを Av = 3 にする
必要ヒツヨウがあります。
振幅シンプク安定化アンテイカをしないで Av > 3 の場合バアイ4 c ) のように
電源デンゲン電圧デンアツ付近フキンまでスイングし、矩形クケイチカ波形ハケイになります。
タトえば、発振ハッシン開始カイシする条件ジョウケンは Av ≧ 3 ですから、5 a ) のようにすれば発振ハッシンしますが、このまま
ですと発振ハッシン出力シュツリョク飽和ホウワします。したがって、5 b ) のように発振ハッシン増幅ゾウフクを Av = 3 に制御セイギョ持続ジゾク
する必要ヒツヨウがあります。
(2)振幅シンプク安定化アンテイカ
振幅シンプク安定化アンテイカ方法ホウホウはいろいろあるのですが、今回コンカイ実用的ジツヨウテキ方法ホウホウ紹介ショウカイします。
5は「接合セツゴウカタFET」をモチいたレイです。接合セツゴウカタFETは6のように「ゲート・ソースカン電圧デンアツ」(DC)によって
ドレイン・ソースカン抵抗テイコウ変化ヘンカする素子ソシです。
したがって、5のように発振ハッシン出力シュツリョク検出ケンシュツした信号シンゴウ(DC)をFETのゲートにクワえれば、DC電圧デンアツアタイ
オウじて、ドレイン・ソースカン抵抗テイコウ変化ヘンカします。つまり、R4に相当ソウトウする部分ブブン可変カヘン抵抗テイコウになり、発振ハッシン
利得リトク調整チョウセイすることが出来デキます。
テキスト ボックス: 図6 2SK30A-GRの
     ドレイン・ソース間抵抗
    (実測値)
振幅シンプク検出ケンシュツ回路カイロ7のように発振ハッシン出力シュツリョク振幅シンプクレベルにオウじたDC電圧デンアツ変換ヘンカンし、この電圧デンアツにより
FETのゲートを制御セイギョします。(AC/DC変換ヘンカン
AC/DC変換ヘンカンレイ8にシメします。
(3)AGC
AGCとはAutomatic Gain Control のリャクで「自動ジドウ利得リトク調整チョウセイ」のことです。
9のように発振ハッシン出力シュツリョクレベルが変化ヘンカしても自動的ジドウテキ
回路カイロ利得リトク一定イッテイタモハタラきをするのがAGCです。
FETをモチいた場合バアイ10のように動作ドウサします。
電源デンゲンON直後チョクゴ
電源デンゲンON直後チョクゴ発振ハッシン出力シュツリョクチイさいので、
FETへの制御セイギョ電圧デンアツ(DC)はチイさく、
このトキのFET抵抗テイコウはグラフ3から
ゲート・ソースカン電圧デンアツを0Vとすればヤク350Ωです。
したがって、抵抗テイコウR3を固定コテイアタイの800Ωとすれば
回路カイロ全体ゼンタイ利得リトクは3よりオオきいので発振ハッシン成長セイチョウ
します。
持続ジゾク発振ハッシン
発振ハッシン成長セイチョウするにシタガい、発振ハッシン出力シュツリョクレベルがオオきくなり、それによりFETへの制御セイギョ電圧デンアツ
オオきくなります。制御セイギョ電圧デンアツオオきいほどFETの抵抗テイコウがり、これにより発振ハッシン回路カイロ
利得リトクがって、 Av = 3 でき、持続ジゾク発振ハッシンになります。
発振ハッシン出力シュツリョクがなんらかの原因ゲンイン変化ヘンカ変動ヘンドウ)しても、ツネに、変動ヘンドウブン検出ケンシュツして利得リトク一定イッテイ
タモちます。
テキスト ボックス: 以下、次号へ続く