発振回路について

質問

コルピッツ発振回路（トランジスタのところに演算増幅器を使用）においていくつか実験をしました。
(1)この回路を発振状態にしたとき、発振周波数は10[kHz]になり、理論値とほぼ一致しました。また、この回路の正帰還を切り離し、周波数特性を調べたところ、7.4[kHz]で共振しました。教授の話によると、発振周波数と共振周波数はほぼ一致するはずとのことですが、2.6[kHz]もずれてしまっているので、測定誤差や、また浮遊容量などの影響よりも大きな要因があると思うのですが、それがどのようなものか分かりませんでした。
(2)コルピッツ発振回路において、発振していない状態のとき、演算増幅器の利得を変ていくと、演算増幅器の増幅度が5.4[kHz]のとき発振しました。また、発振しているとき、演算増幅器の利得を変ていくと、演算増幅器の増幅度が1.5[kHz]になったとき発振をしなくなりました。見事にヒステリシスになりました。ここで書籍などを調べた結果、ループ利得がこのヒステリシスに影響を与えているようなことを書いていましたが、具体的なことは分かりませんでした。
この二点が分からなくて困っています。どなたかご教授ください。お願いします。

回答No.5

himara-hus · ベストアンサー

(1)について

　発振周波数が、理論値と合っているとの事ですので、共振周波数を測定する際の信号源側と出力を取り出す所の回路（や測定器）の影響だと推察されます。

（２）について

　発振をさせるためには、微小な広帯域のノイズから正帰還をかけて発振させることになりますので、発振した後の単信号が減衰しない程度に増幅すればよい時よりも利得が必要となります。

お礼

回答ありがとうございます。とても参考になりました。ひとつお聞きしたいのですが、測定誤差などで共振周波数が理論値と2.6[kHz]もずれることは、発振器を構成する上で許容範囲なのでしょうか？

回答No.6

himara-hus

＃５です。

＞測定誤差などで共振周波数が理論値と2.6[kHz]もずれることは、発振器を構成する上で許容範囲なのでしょうか？

　厳密に言うと測定誤差ではなくて、測定のために付加した回路による共振周波数の変動(移動）だと思われます。
　共振周波数の測定法方法が記載されていないので、厳密に言えませんが、信号源側の回路と出力側の回路を測定している共振回路に付加して（等価回路を書いて）共振周波数を計算してみてください。

お礼

回答ありがとうございます。
オシロスコープなどを考慮して共進周波数を求めてみたいと思います。ありがとうございました。

回答No.4

noname#47050

演算増幅器は扱ったことがないので推測ですが、入出力の位相差が１８０°から少しズレてるのではないでしょうか。位相特性を測ってみましょう。

・・・ってもう実験は終わってるのでしょうね。レポートの考察に
「この原因は○○だと思われる」とでも書いておきましょう。

お礼

回答ありがとうございます。そうなんです実験は終わってしまってるんです><調べた結果、共進点付近の位相は不安定らしいです。参考になりました。ありがとうございます。

回答No.3

nature345

こんにちは　途中になりました。expantion様は実験が出来る環境ですか、出来なければ、計算でやるのでしょうか？　OP　AMPは発信回路に
するにはそのままででなく以下のようにしています。URLで見てください。つまりLCRを組み合わせて発信させています。
　その途中に発振周波数や共振周波数や増幅度が絡むのです。
コルピッツ発振回路は発信機なのですがOP　AMPは増幅器なのです。
だから、かなり難しいわけです。
http://ci.nii.ac.jp/naid/110003312204/

参考URL：

http://ci.nii.ac.jp/naid/110003312204/

お礼

回答ありがとうございます。実験が終わってしまったので今は実験データを使用して考察している段階です(^^);おかげさまで発振について分かったように思えます。ありがとうございました。

回答No.2

nature345

こんにちは　演算増幅器が発振するのはどのようなときでしょう
それを解けばすべて解決です。
　増幅回路はただ増幅する回路です。発振するには条件があるでしょう
それを勉強していると思います。

回答No.1

nature345

こんにちは。＞発振周波数と共振周波数はほぼ一致するはず。・・・
＞2.6[kHz]もずれてしまっているので・・・測定誤差でしょう。

＞演算増幅器の利得を変ていくと、・・・増幅度が5.4KHZで発振する
　のですね。発振の条件に合うからです。

　答えが前後しましたが、必要があれば補足します。では

補足

回答ありがとうございます。
すいません、書き間違えで、演算増幅器の増幅度はそれぞれ5.4と1.5
にした時です。
発振している→発振していないときと、発振していない→発振するときの増幅度は違うということになりますが、ということは、発振の条件がそれぞれの場合ちがうということになります。では、なぜ場合によって発振条件が違うということになってしまうのでしょうか？