この回路について教えて下さい。

質問

http://www.oct.zaq.ne.jp/i-garage/tool/WLSMIC.htm

上記アドレスの下にある回路についての質問です。
ＴＲ１ドレインからの出力をＴＲ３で増幅し，コレクタから出力を取り出し，且つ，増幅率制御回路とフィルタへ帰還させているものと理解しています。
波形の立ち下がり部分はＣ７，Ｒ１２の時定数で作っていると理解します。
立ち上がりはＣ６が関係していると思いますが良くわかりません。
キーイングした瞬間はＴＲ４がオンし，Ｃ６が導通するのでしょうけどその後は良くわかりません。
立ち上がりとオン中のＴＲ３からＣ６までの動作について教えて頂けないでしょうか。

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回答No.12

inara1 · ベストアンサー

前の回答で「スイッチを外部に引き回すときには、左の回路では+15V配線がGNDと接触する恐れがあるので右側の回路をお薦めします」と書きましたが、左の回路でも、スイッチ（Key）とR3を入れ替えて、R3とスイッチの間の配線を引き回せば、+15Vラインが外部に出ないので左の回路でもＯＫです。

回答No.11

inara1

＞私は２セット（基板も２枚使用）作りました
お金持ちですね。手持ちの発振器の周波数上限が500kHzなので、16.7MHzまで出力可能な秋月のＤＤＳ（ダイレクト・デジタルシンセサイザー）キット（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-00059/）を購入しようと考えていますが\6400と高いので躊躇しています（制御キットも入れると＋\2000）。

＞この部分も回路をお願いできれば
添付します。電源ライン（+15V）とR4の間にスイッチを入れる方法（左）と、トランジスタを入れてGND間にスイッチを入れる方法（右）があります。スイッチを外部に引き回すときには、左の回路では+15Vの配線がGNDと接触する恐れがあるので右側の回路をお薦めします。なお、抵抗の番号は回路図エディタが自動でつけたものですので無視してください。

＞Ｃ３の０．０３３μＦでフアーを作ってるんですよね
はい、添付図の右側の波形のようになります。フワーの時間を変えるときはコンデンサの容量で変えてください。

＞ＴＬ０７２ＣＰのＤＩＰパッケージだけでも２～３種類あるようですが
DIPは１種類だけ（リード間隔が2,54mm）ですがメーカはいろいろあります。秋月にはTL072（テキサスインスツルメンツ）はもうないみたいですね。新日本無線のNJM072（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02370/）もTL072と同じです。

＞ＶＲの１０Ｋ５０％とか４６．１２９％の意味が良くわかりません
これは可変抵抗の回転角です（0%が左に回しきり、50%が中央、100%が右に回しきり）。VR1が中途半端になっているのはオフセット調整したためです（回路シミュレーションでは46.129%で信号リークが最小になった）。

＞正弦波信号が２０Ｖｐ－ｐになったいるようですがＭＡＸ０３８の場合２Ｖｐ－ｐなんです
20Vppを入れたのはリークを見やすくしたためです。スイッチONのときのX1の入力電圧が10Vであれば（そうなるようにしてあります）、入力振幅（Y1）と出力（W）の振幅は同じになります。

＞イコライザ（抵抗とコンデンサだけの簡単なもの）も考えて頂けるとありがたいのですが
トーンコントロール回路（http://www.zea.jp/audio/auamp/auamp_01.htm）でBASSを強調すればいいのではないでしょうか。高音が足りないときはTREBLEを持ち上げることもできますし。下のほうにカットオフ周波数の計算式も出ています。

お礼

お世話になります。
やっぱりこの様な波形になるんですね。（ウイーンプリッジの様なきれいな包絡線にならない。）
音が途切れたとき（立ち下がり）のカーブが急峻ですけど私の作ったものも同じですから問題はないと思いますが。

Ｒ３とスイッチを入れ替えれば左側でも問題ないんですね。
部品も秋月電子で手に入るのでなんとかなりそうです。ありがとうございます。

回答No.10

inara1

秋月電子のオシレーターキットも持ってます。キレイなプリント基板を使うのがもったいなくて、キットとしては組み立てず、キットのMAX038だけ使って、ユニバーサル基板で20Hz～20kHzの発振器（20Wのスピーカアンプ付）を作ったことがあります（１年くらい使ったあと部品をばらしてしまったので今はありません）。発振器はこういう専用のものを使ったほうが確実です。

AD633とAD734で実験する前に、回路シミュレータでAD633を使ったキーイン回路の動作を調べてみました。cocos5656さんはAD633を使った３号機で、ボリュームの位置でリークあ変わると書かれていますが、それはAD633の入力端子のバイアス電流が0.8μA（代表値）と大きいためです。

入力端子に抵抗をつけると、そこにバイアス電流が流れますが、抵抗が可変抵抗になっていると、入力端子から見た抵抗値が変わるので、入力端子電圧（=バイアス電流×抵抗値）がボリュームの位置で変わってしまいます。可変抵抗が10kΩのとき、80μA×10kΩ=8mVとなり、ボリュームの位置によってX端子電圧が8mVも変動します。AD734はバイアス電流は 50nA（典型値）ですから、10kΩの可変抵抗をつけたとき、X端子の電圧変動は0.5mVと小さくなります。しかし、50nAというのは典型値で、最悪値は0.3μAなので最悪3mVも変動します。

バイアス電流の影響を減らすためには、添付図にあるように、可変抵抗VR2と入力端子間にバッファアンプU2を入れるのが良いです。ただし、使うオペアンプのバイアス電流は極力小さくする必要があります。バイアス電流が大きいと、上と同じことが起きて、バッファアンプの出力電圧がボリュームの位置で変化してしまうからです。TL072はバイアス電流がpAオーダのFET入力の安価なオペアンプですが、これと同等のバイアス電流のものなら何でもいいです。オペアンプのバイアス電流を30pAとしたとき、30pA×10kΩ=0.3μVの変動に抑えられます。

回路図のVR1はAD633自身のオフセット電圧を0にするためのもので、cocos5656さんもこれを入れたと思いますが、せっかくここでオフセット電圧を消しても、ボリュームVR2の位置によってX2入力端子の電圧が変動するとリーク量が変わってしまいます。添付回路のようにバッファを入れたとき、リーク量の最悪値（VR2を絞ったとき）は、回路シミュレーションでは、±10Vの入力信号に対して±1μV未満になりました（バッファを入れないと±数mV）。VR2を最大にしたとき、リーク量は最小となり（そうなるようにVR1を調整した）、その値はnVオーダになりました。nVというのはちょっとあり得ません。AD633のSPICEモデルは、チャンネル間リーク（フィードスルー）までは含んでいないようです。この回路で実際どれくらいリークがあるかこれから調べてみます。

添付回路では可変抵抗VR2の前にもバッファU1が入っていますが、この理由は可変抵抗値のバラツキ（±20%くらいある）によって、キーイン時の最終電圧（10V）や「フワー」の時定数が変動するのを避けたかったからです（TL072は２回路入りなので１個余っているからというのもあります）。また回路図では、AD633のZ入力端子に5mVのオフセット電圧を与えていますが、これは出力波形にオフセットが乗っていると、回路シミュレーションでのリーク量が見づらかったためです（オフセットがあると、波形グラフの縦軸を拡大したとき、波形がグラフからはずれてしまう）。実際にはＡＣ結合で出力信号を取り出すことになるので、出力オフセットを調整する必要はありません。添付回路図のトランジスタ（Q1）はキースイッチを模したものです。Q1のベース電圧が0VのときQ1がON、15VのときQ1がOFFになって、Q1のところをスイッチとしたの同じになります。

添付回路図が見づらいときは例のところで鮮明なのを探してください。

補足

＞キレイなプリント基板を使うのがもったいなくて、キットとしては組み立てず．．．．．
私は２セット（基板も２枚使用）作りました。
素晴らしい回路と解説ありがとうございます。
質問ばかりで恐縮ですが確認したいことがあります。
入力は０／１５Ｖとのことなので，プルアップ抵抗から１５Ｖに繋いでおいてＫＥＹオンでアースということで良いのですよね。この部分も回路をお願いできれば。
今回容量が小さいようですがＣ３の０．０３３μＦでフアーを作ってるんですよね。
ＴＬ０７２ＣＰのＤＩＰパッケージだけでも２～３種類あるようですがどれでも使えますよね。
ＶＲの１０Ｋ５０％とか４６．１２９％の意味が良くわかりません。
正弦波信号が２０Ｖｐ－ｐになったいるようですがＭＡＸ０３８の場合２Ｖｐ－ｐなんです。念のため。
Ｚ端子はグランド（０Ｖ）に繋ぐということですね。わかりました。

更に欲を言えば低音になるほど聞いた感じ音が小さくなるので若干振幅が大きくなるようなイコライザ（抵抗とコンデンサだけの簡単なもの）も考えて頂けるとありがたいのですが。
（これはサトー電気のイコライザキットを購入しようと考えていたのですけど。）

回答No.9

inara1

＞今制作を考えているのが４号機となります
本格的に製作されていたのですね。

＞前回同様良く見えませんが
前回ゲットしたところに鮮明な回路図が置いてあるかもしれません。
http://www.youlost.mine.nu/html999/sam.php
ただ、この回路のままだとリークが1%くらいあります。リークの原因は、2SC1815や2SA1015のベース-エミッタ間のブレークダウン電圧（Vebo）が5Vと低いので、逆バイアスを深くできなかったからです。過去の質問（http://sanwa.okwave.jp/qa4824591.html）の回答（ＡNo.4)で、Veboが大きいミュート専用のトランジスタを紹介していますが、これを使えばリークを大幅に減らすことは可能です。ただし、ミュート専用のトランジスタは電流増幅率が大きいので、「フワー」を実現するのが難しいかもしれません。

AD633はX入力とY入力でリーク（フィードスルー）が10倍くらい異なるので、X入力にDC信号を入れて制御すべきですが、データシートを見ると、それでも入力の0.4%（最悪値）が出力にリークします。より高速のAD734だと入力によるリーク差は200kHzまでほとんどなくて、リーク量も最悪65dB（0.05%）と優秀です。AD633もAD734も持っていますので実験してみましょうか。信号源は市販の任意波形発生器（1mHz～500kHz）があります。

AD633もAD734は１年くらい前に無料サンプルで入手したものですが、今、ユーザ登録画面を見てみると、「メールアドレスに会社のドメインが含まれるものが必要」と書かれています（会社名も必要）。今は個人では入手できないのかもしれません（個人でも大丈夫かもしれませんが）。
　　　アナログデバイセズ新規ユーザ登録　https://registration.analog.com/Registration/login/myAnalogLogin/myAnalogLogin.aspx?ReturnURL=https://my.analog.com/jp?&locale=jp

お礼

回路図を発見しました。ありがとうございます。

トランジスタでショートさせるやり方は私も真っ先に試みています。やはり完全に音が止まらなかったのを覚えています。（５年位前の話）

AD633のＸとＹに違いがあるとは知りませんでした。偶然Ｘが制御信号になっていましたが。AD734の方が優秀なんですね。でもデータシートで互換性が全然無いことを知りました。

AD633はＲＳコンポーネンツから購入しました。AD734も買えるようです。

補足

＞AD633もAD734も持っていますので実験してみましょうか。
すみません是非お願いします。
発振回路は秋月電子のオシレーターキットＭＡＸ０３８を使おうと思っています。（他には見あたらないので）

回答No.8

inara1

キットの発振器は、発振波形の振幅が落ち着くま時間が周波数によって異なる（低周波ほど遅い）と思われるで、内部回路を変えてON/OFFすると、周波数によってはKeyを押してもすぐに音が出ない可能性があります。そこで、発振器はずっと発振させておいて、発振器の出力をON/OFFする方式を考えました（添付回路）。

キットの発振出力をこの回路に入力に入れると、Keyを押している間は入力信号がそのまま（電圧利得１で）出力に出てきます。KeyをOFFにすれば出力は出てきません（若干リークがあります）。前回の回路と同様、KeyをON/OFFしたとき、波形が「フワー」と変わるようにしてあります。

「フワー」を作っているのが３つのトランジスタがあるところです。この回路は波形の上側の「フワー」を作る部分（Ｑ１）と、波形の下側の「フワー」を作る部分（Q2, Q3）からなります。波形の上側の「フワー」の時定数はコンデンサC3の容量で変えられます。波形の下側の「フワー」の時定数はコンデンサC4の容量で変えられます。

この回路は、振幅の大きな信号（数Vpp）に対しては「フワー」の効果はありますが、1Vpp未満の信号では効果がありません。したがって、この回路の入力にはなるべく振幅の大きな信号を入れておいて（16Vpp程度までは歪まない）、発振振幅を変えるときは、この回路の出力に可変抵抗を入れて調整するようにしたほうがいいです。そうすれば振幅によらず同じ「フワー」の効果が得られます。

お礼

inara1様の知識の深さと広さに驚いています。また私の道楽につきあって頂き本当に感謝です。
先程秋月電子の発振器と書きましたがサトー電気の発振器でも良いです。両方持っていますので。因みに２号機と３号機はＩＣＬ８０３８を使いました。

補足

キークリック除去回路を考えて下さってありがとうございます。（前回同様良く見えませんが）
実は私も以前同じ様な回路を作ったことがあるんです。この時はアナログデバイス社のアナログ乗算器（ＡＤ６３３）を使いました。これは出力Z=(X2-X1)(Y2-Y1)なので，一方に正弦波発振器の出力をもう一方に制御信号（ＣＲで時定数を持たせた信号）を入れてやれば同じ効果が得られます。また制御信号のレベルを可変すれば音量も同時に調節できます。ただ一つ問題があって制御信号をゼロにしてもリークするのです。（キーオフでもスピーカーから小さな音がでる）。調べた結果原因はオフセットだったのですが，制御信号をゼロにしたときにオフセットを調節して出力をゼロになるようにしてもボリュームを上げるとオフセットがずれて再びキーオフでも小さな音が出てしまいます。
そもそもそんな所で音量を変えるのは邪道だと思われるかも知れませんが直流電圧の制御だけで音量が変えられると便利だし，またこれに続くアンプの入力段の半固定抵抗を外してシールド線で引っ張ってボリュームをつけるとどうしてもハム音が出てしまうんです。

現在ホームページの回路で作った発振器（１号機）と，密波形発生回路とアナログ乗算器の組み合わせで作った（２号機，３号機）の３台があります。１，２号機はハム音が出るし３号機はボリュームがゼロでも音が漏れます。今制作を考えているのが４号機となります。
５年くらい掛けていますが究極のものがまだできません。

回答No.7

inara1

＞スピーカーをつないでも鳴らなかった
この回路にスピーカを直結したのですか？この回路ではスピーカをドライブできません。

＞Ｒ９の１０ＫΩで決定されているのでしょう
はい。エミッタ接地回路なので出力インピーダンスはほぼR9の値になります。したがって負荷抵抗が10kΩでも出力振幅は半分になってしまいます。

＞突然振幅が大きくなる部分があります
２連の可変抵抗の抵抗値のずれが原因かもしれません。

最初、単なるモールスのモニタ用途かと思いましたが、広帯域の正弦波発振器にはこの回路は適していません。広帯域の正弦波発振器は結構難しいです（広い周波数帯域に渡って振幅を一定にするのが難しい）。FETやトランジスタを使ったものでは周波数による特性変動が大きいですし、周囲温度の影響も受けやすいので、オペアンプを使ったもののほうが良いと思います。

＞市販のウイーンブリッジ発振回路があるのですが，これにこのキークリック防止回路を付けることは可能？
サトー電気の低周波発振器は [1] の下のほうにあるものですね。回路が分かりませんが [2] のようなものだと思います。[2] の回路でキークリック防止回路を付ける方法を考えてみます（今週は仕事は休みです）。

[1]　サトー電気の低周波発振器キット　http://www2.cyberoz.net/city/hirosan/kit.html
[2]　麦球を使って振幅を安定化させたウィーンビリッジ発振器　 http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/41/41611/41611_p152-153.pdf

補足

申し訳ありません。この回答を見逃していました。
この回路は２連の抵抗値に多少バラツキがあっても問題ないようですね。

作りたいのはモールス練習機なんです。練習機については以前ハイモンドやカツミ電機から発売されていたのですが，正弦波でＡＣ電源仕様の物はありませんでした。そこである程度音量，音質，音程にこだわったものを自作しようと考えた次第です。

キットの回路は[2]によく似ています。大きく違うのはキットの場合＋－の２電源を必要としている所です。
回路図は手元にあるのですがアップする術を知りませんので残念です。

回答No.6

inara1

＞お陰様でゲットできました。これで削除してもらって結構です
予想通り、回答が削除されてしまいました。

＞１０ｋΩというのはＲ１，Ｒ２のことですよね
はい R1、R2 のことです。10kΩ なら発振しますが、5kΩ にするとダメでした。

また分からなくなったら補足欄で質問してください。補足が来ればメールで分かりますので。

お礼

いやーまいった。リード線が長いからか動作が不安定です。ＩＣクリップの付いたリード線を使うと発振しなくなるし。
５年前にオリジナルの回路(３Ｖ仕様)を作った時も同じように振幅が変わったのを思い出しました。

サトー電気から麦球とＩＣ(44590)を使った市販のウイーンブリッジ発振回路があるのですが，これにこのキークリック防止回路を付けることは可能でしょうか。もし可能なら質問を再度立ち上げたいと思います。

補足

遅くなってすみません。スピーカーをつないでも鳴らなかったのでてっきり発振していないと思っていましたがオシロで発振を確認しました。出力インピーダンスを測ったら１０ＫΩ位ありました。Ｒ９の１０ＫΩで決定されているのでしょう。

Ｒ７については０～３００Ωまで変化させてみましたが小さくなるほど歪みが大きくなるようです。（山の片側が膨らんで反対側は凹む）３００Ωが一番良いようです。

Ｒ１０も調整しました。出力は小さくした方が波形がきれいです。結局４．５Ｖp-p当たりがベストかと思います。

一つ気になるのですが，周波数を変化させるのに１００ＫΩのボリュームを使っているのですが周波数を高くしていくと突然振幅が大きくなる部分があります。１０ＫΩの下駄を履かせているので１０ｋ～１１０ｋの可変ですが，途中の８０ｋ～９０ｋあたりで大きくなります。１０ｋの下駄を３０ｋに替えてもボリュームの同じ角度の所で振幅が増大します。二連ボリュームのばらつきによるものなのかわかりません。ちょっと調べてみます。

回答No.5

inara1

＞これで終わりにしても十分満足なのですが
シミュレーションしてみたところ、抵抗が10kΩ以上でないと発振しませんでした。また、周波数によって振幅が変わります（抵抗が低いほど振幅が小さい）。実験してみてＯＫならこれで終わりにしてもいいです。

補足

１０ｋΩというのはＲ１，Ｒ２のことですよね。
わかりました。
それでは直ぐ作って結果を報告しますのでこのままにしておきます。
またよろしくお願いします。

回答No.4

inara1

電源電圧を15Vとしたときの回路とシミュレーション波形を添付します。
抵抗値を変えたところは
　　R9 → 10kΩ、R10 → 1kΩ、R11 → 4.7kΩ
だけです。また、TR4を2SC1815、TR5を2SA1015に変えたため、以下の抵抗を追加しています。
　　R13 = 4.7kΩ、R14 = 47kΩ、R15 = 10kΩ、R16 = 10kΩ
TR3のコレクタ電圧波形は添付図の緑色、C7の電圧波形は黄色になります。スイッチ（S1）は10msのところでON、40msのところでOFFしています。立上り、立下りとも数msの「フワー」があります。コレクタ電圧んはDC電圧が乗っているので適当なコンデンサでDC成分をカットしてスピーカアンプ等に入力してください。出力振幅は8Vpp程度ですが、これより大きくすると波形が歪むのでこれくらいにしました。

周波数を可変にするには、R1とR2が連動して変わる２連ボリュームが必要です。C1とC2はLowレンジとHighレンジで切り替えることになると思います。可変にしたときのシミュレーションもやってみます（すぐにはお返事できないのでお待ちください）。

お礼

これで終わりにしても十分満足なのですが待っていればよいのでしょうか。本当にお世話になりました。
一応抵抗は４ｋ～５４ｋ（４ｋの固定抵抗と５０ｋの可変抵抗）で変化させ，コンデンサは０．００３９μと０．０５０９μの切替え式（３９２か３９２＋４７３の合成容量に切り替える方式）でやろうと思います。こうすればＬＯＷレンジで５７～７８２Ｈｚ，ＨＩＧＨレンジで７５６～１０２０７Ｈｚになります。
ちょっと２０ｋHzまでは高すぎて耳障りの様でした。

補足

申し訳ありません。解像度が悪く良く見えないのですが以下のとおりでよろしいでしょうか。
ＴＲ４のベース抵抗がＲ１３。
ＴＲ５のコレクタとＲ１２の間にあるのがＲ１４。
ＴＲ５のベース抵抗がＲ１５。
右上のＶｃｃとキーの間にあるのがＲ１６。
Ｒ１２は１０Ｋのまま。

回答No.3

inara1

間違いがありました。
【誤】　R10を220Ωより小さくすると
【正】　R10を220Ωより大きくすると

回答No.2

inara1

＞立ち上がりがフワーとなるのは何処で行っているのでしょうか
「立ち上がりがフワー」はTR4がONになったときのアンプ全体の利得が発振条件ギリギリにあるほど起こりやすくなります。R10を220Ωより小さくすると、利得が小さくなるので振幅がなかなか大きくならなくなります（でも波形歪は小さくなる）。

「立ち上がりがフワー」はC7とは関係ありません。TR5がONになると（キーを押すと）、C7は瞬間的に充電されます（電源に直結されるので）。C7の電圧が瞬間的に上がればTR4もすぐにONになります。逆にキーを離したとき、TR5はすぐにOFFになりますが、C7の電荷はR12(10kΩ）とTR4の内部抵抗（数kΩ）を通じて徐々に放電する（数msの時間ですが）ので、TR4はすぐにはOFFにはなりません（Webサイトの波形も、OFFしてから波形が消えるまで、8msくらいかかっているのが分かると思います）。

＞この回路でも抵抗の定数を変更すれば大きな出力にできるでしょうか
できると思います。15V電源で抵抗値をいじってシミュレーションしてみましょう。発振周波数は何Hzでしょうか。
抵抗１本追加すれば、C7の充電時間を使って立上がりも遅くすることもできます（そのときの遅延時間は？）。

なお、TR4とTR5は抵抗内蔵ですが、普通のトランジスタで代用可能です。ベース抵抗を追加すればTR4を2SC1815に、TR5を2SA1015に置き換え可能です（シミュレーションはそれでやっています）。

補足

できれば発信周波数は可変出来るようにしたいのですが。
コンデンサを切り替えてＬＯＷの時５０～１ｋＨｚ，ＨＩＧＨの時１ｋＨｚ～２０ｋＨｚにボリュームで可変できればと思います。
立ち上がりも５ｍｓ位に設定できますでしょうか。