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2回目  設計、製作編

                       2010年2月  KY
前回ゼンカイは動作ドウサ原理ゲンリを説明セツメイしました。
今回コンカイは、実際ジッサイの設計セッケイ、製作セイサクについて解説カイセツします。
◎設計セッケイ
(1)概要ガイヨウ
図ズ11に回路カイロを示シメします。
IC2-Aは「出力シュツリョク用ヨウバッファーアンプ」、IC2-Bは「周波数シュウハスウカウンター用ヨウバッファーアンプ」です。
電源デンゲンは外部ガイブACアダプターからDC12Vを供給キョウキュウまたは、内蔵ナイゾウの乾電池カンデンチを選択センタクします。内部ナイブで±6Vに変換ヘンカンし、
オペアンプはこれにより両リョウ電源デンゲンで動作ドウサしています。
(2)振幅シンプク検出ケンシュツ回路カイロ
振幅シンプク検出ケンシュツ回路カイロの回路カイロと各部カクブの波形ハケイを図ズ12に示シメします。
この回路カイロは「両リョウ波ナミ整流セイリュウ回路カイロ」で、入力ニュウリョク信号シンゴウのプラス、マイナスの波形ハケイをマイナスのDC電圧デンアツに変換ヘンカン
するものです。出力シュツリョクされるDC電圧デンアツは入力ニュウリョクされるAC(交流コウリュウ)の振幅シンプクレベルに応オウじたものになります。
(3)増幅ゾウフク部ブ
増幅ゾウフク度ドAvは発振ハッシン持続ジゾク時トキに Av = 3 にする
必要ヒツヨウがあります。
図ズ15のようにFETの抵抗テイコウを0.8KΩとし、R2 = 3.3K
とすればこの部分ブブンの合計ゴウケイは3KΩです。
したがって、R1とVR1の合計ゴウケイが6KΩに
なれば Av = 3 になります。
ここでは、VR1に5KΩを用モチいて、利得リトク調整チョウセイ
できるようにしています。
(4)発振ハッシン部ブの定数テイスウ
発振ハッシン周波数シュウハスウは�@式シキで決定ケッテイされ、CとRの組クみ合アわせは色々イロイロ考カンガえられます。
ただし、CRのインピーダンスはオペアンプの負荷フカにもなりますので、、以下イカを目安メヤスに考カンガえます。
・抵抗テイコウ 数スウKΩ〜数スウ100KΩの範囲ハンイ
・コンデンサ 数スウ100pF以上イジョウ
コンデンサは100pF以下イカでは基板キバンのストレー容量ヨウリョウで発振ハッシン周波数シュウハスウに誤差ゴサが出デるかもしれません。
また、コンデンサは温度オンド変化ヘンカ特性トクセイの良ヨいものを使用シヨウする必要ヒツヨウがありますので、なるべく、「フィルム系ケイ」
のコンデンサが使用シヨウできる定数テイスウを選エラびます。
今回コンカイは周波数シュウハスウを可変カヘンにしたいので、抵抗テイコウ部ブに「2連レンボリューム」と固定コテイ抵抗テイコウを使用シヨウすると図ズ16の
周波数シュウハスウ可変カヘン範囲ハンイになります。
◎製作セイサク
○最初サイショの構想コウソウ
図ズ17に最初サイショの構想コウソウを示シメします。写真シャシン1の機種キシュをモデルにして、周波数シュウハスウ目盛メモリを入イれるつもりだったのですが、
実験ジッケン基板キバンを製作セイサク後ゴに、おおまかなダイヤル位置イチと周波数シュウハスウを測定ソクテイしてみました。
結果ケッカ、図ズ17のようにダイヤルの最初サイショは周波数シュウハスウ変化ヘンカが緩ユルく、最後サイゴは周波数シュウハスウ変化ヘンカが激ハゲしくなり、目盛メモリが
「つまり」ます。
これでは目盛メモリを入イれても実用ジツヨウ的テキではありません。
この原因ゲンインは前述ゼンジュツの発振ハッシン周波数シュウハスウの計算ケイサン式シキ(分数ブンスウ)を見ミれば分ワかることなのですが、「どうにかなる」と思オモい、
エクセル等トウで計算ケイサンしなかった結果ケッカです。(少スコし、あまく見ミていました)
図ズ18にこの場合バアイの「周波数シュウハスウ変化ヘンカ特性トクセイ」を示シメします。
周波数シュウハスウ変化ヘンカ(設定セッテイ)用ヨウのボリュームは「Bカーブ」です。
Bカーブは抵抗テイコウ値チが直線チョクセンに変化ヘンカしますので、
図ズ18の特性トクセイになるのはあたりまえです。
「Cカーブの2連レン」の手テもありますが、部品ブヒン調達チョウタツの
点テンから現実的ゲンジツテキではありません。
しかたないので、周波数シュウハスウのアナログ表示ヒョウジ(目盛メモリ)
はあきらめて「デジタル表示ヒョウジ」にするしか方法ホウホウが
ありません。
仕切シキり直ナオしかなと思オモい、周波数シュウハスウ表示ヒョウジにはPICでも
使ツカおうかなと色々イロイロ検討ケントウしているうちに「少スコし面倒メンドウくさく」
なってきました。
「簡易カンイ治ジ具グのつもり」が少スコし本格的ホンカクテキになってきそうなので、ここで、思オモいつきました。
周波数シュウハスウのデジタル表示ヒョウジは「デジタルテスタ」で行オコナえば簡単カンタンです。
それほど精度セイドが良ヨくなくても良ヨいので、デジタルテスタの周波数シュウハスウカウンター機能キノウを使ツカうのが
手テっ取トり早ハヤいです。
写真シャシン2、3に完成カンセイした試作シサク機キの外観ガイカンと内部ナイブの様子ヨウスを示シメします。
○製作セイサク
基板キバンは写真シャシン3のように「片面カタメン72×47mm」のユニバーサル基板キバンです。
実験ジッケン時ジのものをそのまま使ツカっていますので、かなり汚キタナいです。
配線ハイセンで注意チュウイする部分ブブンは無ナいと思オモいます。(これだけ汚キタナく作ツクっても、そこそこの性能セイノウが出デました)
電源デンゲンはDC12Vとし、内蔵ナイゾウ乾電池カンデンチ(単タン3×8本ホン)と外部ガイブDC(ACアダプター等トウ)を切キり替カえる構成コウセイです。
DC12Vにこだわる必要ヒツヨウはありません。このままの回路カイロ定数テイスウでDC15Vでも動作ドウサします。
消費ショウヒ電流デンリュウが10数スウmAと少スクないので電池デンチ動作ドウサを思オモいついただけです。
なお、DC9Vでは動作ドウサ不安定フアンテイでした。
OUTPUT端子タンシおよび周波数シュウハスウカウンター用ヨウコネクタは「BNC絶縁ゼツエンコネクタ」を使ツカってください。
ケースは好コノみのもので良ヨいです。この例レイでは「電池デンチBOX」を収納シュウノウした場合バアイにサイズがぴったりだった
TAKACHIの「YM-150」を用モチい、カバーのみ市販シハンの「アクリルラッカー」で塗装トソウしてみました。
発振ハッシン回路カイロのコンデンサCoは図ズ16のとおりですが、「0.34」等トウの数値スウチは市販シハン品ヒンにはありません。
この場合バアイ、
0.34μF → 0.33μF+若干ジャッカンの容量ヨウリョウ
で作ツクります。0.33μFは市販シハンの系列ケイレツです。これを「Cメータ」で容量ヨウリョウを測ハカり0.33μF近辺キンペンのものを選別センベツし、
これに小ショウ容量ヨウリョウのコンデンサを並列ヘイレツに接続セツゾクして0.34μFにします。
写真シャシン4にCメータを用モチいての測定ソクテイ風景フウケイを示シメします。
最終的サイシュウテキに追加ツイカ(並列ヘイレツ)コンデンサによりCoの値アタイを
Co±1%
にします。
当初トウショの計画ケイカクでは周波数シュウハスウ表示ヒョウジがアナログ(目盛メモリ)でしたので、共通キョウツウの目盛メモリにするために、なるべく、
レンジ間カンの誤差ゴサを少スクなくする目的モクテキでこのような容量ヨウリョウ誤差ゴサにしています。
デジタル表示ヒョウジであればレンジ間カン誤差ゴサは気キにする必要ヒツヨウはありません。ただし、Coは「ペア」に
なりますから、0.34にこだわらず、ペア間カン誤差ゴサを極力キョクリョク少スクなくします。
いずれにしても、写真シャシン4のような「Cメータ」は必要ヒツヨウですし、この機種キシュに限カギらず、「Cメータ」を所有ショユウ
することをお勧ススめします。
Coは「フィルム系ケイ」のコンデンサです。340p(330p)はフィルム系ケイの手持テモち部品ブヒンが無ナかったので、
一般的イッパンテキなセラミックコンデンサにしています。
筆者ヒッシャは330pのものをCメータで選別センベツし、残ノコりの10pF分ブンは配線ハイセンの容量ヨウリョウ(ストレー容量ヨウリョウ)を期待キタイして、
合計ゴウケイ340pFと想定ソウテイしました。
テキスト ボックス:            以下、次号へ続く