| 電子回路の「発振」 | 身の回りにある「発振」 |
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・発振開始条件:
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・柱時計の振り子やブランコの揺れが大きくなるのはなぜ?
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・発振継続条件:
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・柱時計の振り子の揺れ幅が一定なのはなぜ?
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| 回路の構成 | 特徴(波形、原理、注意点等) | |
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| C R 発 振 回 路 |
CRを使った発振回路:
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ウィーンブリッジ形 (Wine-bridge oscillator) ![]() |
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移相回路を利用したもの。 (移相形発振回路) ![]() ![]() ![]() |
・CR回路を通すことによる位相の変化(*1)を利用したもの。 ・周波数精度はあまり良くない。 ・比較的低い周波数で使われる。(数十KHz以下) ・CR1段あたりの位相変化は90゚より小さい。従って180゚の位相変化を得るためにはCRを3段以上重ねる必要がある。 (増幅器自身での位相遅れが無い場合、左図の一番下の回路では発振しない。) *1:遅延回路(積分回路)による位相の遅れ、進み回路(微分回路)による位相の進み。 *2:左の図にはCRによる「位相遅れ」の回路を示した。CRを入れ換えることにより「位相進み回路」となる。 移相回路の周波数特性 | |
| L C 同 調 発 振 回 路 |
LC同調回路(共振回路)を使った発振回路:
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コレクタ同調形 緑色で示された部品はトランジスタにバイアスを かけるためのもの。 参考書によっては省略されている事がある。 ![]() |
・正弦波発振器 ・LとCで構成される同調回路(共振現象)を利用したもの。共振回路に蓄えられたエネルギーの一部をピックアップコイルで取り出し、それを増幅して再度共振回路に供給する。 ・CRを使ったものより周波数精度が高い。 ・低周波〜高周波で使われる。(数十Hz〜数百MHz) ・UHF帯ではL、Cを分布定数として扱う必要がある。 (300MHzを超えるような周波数での「LC共振回路」は「金属の棒と金属同士の空間」に置き換わる。) | |
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ハートレー形 (Hartley oscillator) ![]() |
・正弦波発振器 ・共振回路の中の電位の高い部分から電圧成分を取り出し、電流増幅器(電圧利得は1以下)に加える。増幅器の出力は共振回路の中の電位が低い部分に接続される。 (コイルにタップを設け、共振回路自身を「昇圧器」として機能させる。) | |
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コルピッツ形 (Colpitts oscillator) ![]() |
・正弦波発振器 ・共振回路の中の電位の高い部分から電圧成分を取り出し、電流増幅器(電圧利得は1以下)に加える。増幅器の出力は共振回路の中の電位が低い部分に接続される。 (ハートレー発振回路の「コイルのタップ」を「コンデンサの途中」に置き換えたもの。) | |
| 水 晶 発 振 回 路 |
水晶(又はセラミック)振動子を使った発振回路:
*2 水晶振動子 | |
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ピアスBE発振回路 (Pierce's BE oscillator) 緑色で示された部品はトランジスタにバイアスを かけるためのもの。 参考書によっては省略されている事がある。 ![]() |
・周波数は高め。(並列共振周波数に近い) ・X1を「L」、C1・L1の共振回路を誘導性素子とみなすとハートレー形発振回路(の変形)となる。 | |
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ピアスCB発振回路 (Pierce's CB oscillator) ![]() | ・周波数は低め。(直列共振周波数に近い) ・X1を「L」、C1・L1の共振回路を容量性素子とみなすとコルピッツ形発振回路(の変形)となる | |
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論理素子を用いたもの (コルピッツの変形) ![]() |
・デジタル機器の中で数多く使われる発振回路。 ・X1を「L」とみなすとコルピッツ形発振回路(の変形)となる。 | |
| 矩 形 波 発 振 回 路 |
矩形波発振回路:
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リング発振器 (Ring oscillator ゲートの遅延時間を利用したもの) ![]() |
・矩形波発振回路。(但しゲートの段数が少ない場合は正弦波に近い波形となる。) ・反転素子(インバータ)のゲート遅延時間を利用した回路。反転素子を奇数段(但し3段以上)接続しただけの単純な回路で構成される。発振の原理は「移相形発振回路」と同じ。 ・この発振回路は論理素子の大まかな動作速度を計測する際にも利用される。 | |
ヒステリシス特性を利用したもの。![]() |
・矩形波発振回路。 ・発振周波数はCRの値だけでなく素子のヒステリシス特性にも影響される。 ・100%確実に発振させることが出来る。 (但し、素子が故障したり、限界の最高周波数で動作させた場合はこの限りでない。) | |
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非安定マルチバイブレータ (微分回路を利用したもの)
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・教科書に出てくる矩形波発振回路の代表格。 ・回路定数の設定によっては、「発振状態」の他に「両方のトランジスタがONしたまま」という安定状態が存在する。 (従って、「確実な動作」を期待される用途にはあまりお奨め出来ない。) | |