第8回: 発振回路の演習

コルピッツ発振回路

fig

この図のような回路をコルピッツ発振回路と呼びます。
利得 -R2 / R1倍の反転増幅回路と、C1 、 C2 、 Lからなるループ部分からなります。

演習

このコルピッツ発振回路のループ利得AHと、発振条件、およびそれから発振周波数を求めてみてください。

<解>

C1、 C2、 L部分の合成インピーダンス Zが

     eq1

分圧の法則から

     eq2

※この式の分母の最後が、正しくはC1ではなくC2です

またA = -R2 / R1なので、
まず周波数条件から

     eq4  より  eq4

このとき、電力条件から

     eq5

※この式のR1, R2が逆です
つまり

     eq6

ハートレー発振回路

fig2

コルピッツ発振回路の、CとLを入れ替えた回路をハートレー発振回路と呼び、やはり発振回路となります。

演習

このハートレー発振回路の発振条件を求めてみてください。

<解>

     eq7

     eq8

移相形発振回路

fig3

この図のような回路を移送形発振回路と呼びます。
オペアンプで反転増幅回路(っぽい)回路ができていますので、R3個とC3個からなる部分の合成インピーダンスを求め、
オペアンプの出力Vout から、オペアンプの−入力端子に流れてくる電流Iを求めれば、Vout = - I ・ R2 となりますから、
この回路のループ利得AHが求められることになります。

このループの部分は、ざっくり見ると、RCのLPFが3段あります。
RCのLPFが1段で、最大90度の位相のズレがありますから、3個で最大270度の位相のズレがあることになります。
もちろんこの位相のズレは、角周波数ωによって変わるわけですが、この3段分での位相のズレが180度となるようなωが存在するはずです。
そして反転増幅器の部分では180度の位相のズレがありますから、両方あわせてAHで正帰還がかかり、発振することになります。

演習

この移送形発振回路のループ利得AHと、発振条件、およびそれから発振周波数を求めてみてください。
(かなり大変な式になりますので、行けるところまで・・・)

<解>

     eq9

     eq10

     eq11


この回のソボクな疑問集
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