テルミンをつくっているのですがうまく動きません。

質問

テルミンをつくっているのですがうまく動きません。
http://jr6bij.hiyoko3.com/handa/theremin04.php
このサイトの回路図を参考にして作り、配線は終わりました。
また一部の部品が見つからなかったので、以下のように代替しています。
FET　SK168(E)→2SK192GR
ショットキーダイオード　1SS98→1SS106
ボリュームスイッチ付10KΩ→ボリューム10KΩ
アンテナには真鍮パイプを使いました。

配線を終え、9Vの電源をつなぐと音は鳴りますがアンテナに手をかざしても音階が全く変化しません。
今日一度動作させたらスピーカも鳴らなくなってしまいました。

どこかが間違っているとは思うのですが、まったく知識がないためどこがおかしいのか見当もつかないので、誰か助言をいただけたらと思います。
テルミンや電子工作に詳しい方、アドバイスください。
よろしくお願い致します。

回答No.7

KEN_2 · ベストアンサー

現在の状況は把握しました。
各問題点に答えると同時に、順序良く解決する手順を説明します。
>L1・L2の発振回路は発振するようになりました。Q2・Q4を通ったあたりから発振小さくなりR20を通ると出なくなっていたのでR20を外したのですがQ9のコレクタあたりから振幅が小さくなりC15を通るとほとんど振幅がでなくなってしまいます。
　L1・L2の発振回路の発振周波数は455KHz±10％付近ですか？
　極端に低い周波数ではないですか？
　VR1、VR2を廻して周波数の変化幅を確認してください。
　C2/C3、C9/C10は正しい容量が付いてますか？必要以上に大きな容量が付いている可能性があります。
　ゲートの抵抗 R2、R10、R25はGNDと接続してください。
　これで、Q1、Q3の信号振幅はソースで0.4Vp-p程度は振れるはずです。

>0.001μFのセラミックコンデンサがなかったので代わりにマイラコンデンサで代用しました。
　C16でしたら全く問題ありません。マイラCの方が性能が良く値段が高いです。

>アンテナは触らないと変化しません、アンテナはφ８mm長さ250mmの真鍮管をつかい端に穴をあけてリード線ハンダずけしてあります、GNDにはつなげてありません。どちらのアンテナも曲げていません。
　発振周波数が極端に低いと周波数の変化が少なくなります。
　アンテナの曲げや、形の問題はありません。
　ただ、2つのアンテナ線を近付け過ぎると、相互の影響が発生しますので出来るだけ遠ざけてください。（リード線も含めて、>5cm以上離す）

>L3・L4の発振回路はＬ4の二次側（Ｃ25）の波形をオシロスコープで見ると高い周波数と低い周波数の二つが見えL3・L4をいじると低い周波数の波形が変化しますがアンテナの触れても音の大きさが全く変わりません。L3・L4の距離は2cmくらいです。
　これも上と同じ理由です。
　高い周波数と低い周波数の二つの周波数はいくらですか？
　低い周波数は寄生発振か、L1,L2の影響があるかもしれません。
　C23とパラに0.01μF程度のパスコンを追加してみてください。
　（この部分は後でも解決できます。）

>アースラインもVccのラインも全て1.5mm程度なのですが細すぎでしょうか？
　ほぼVCCラインとしては妥当な幅です。アースラインは現状でも良いですが、次から2・3mm程度は確保しましょう。

まずは、L1,L2のハートレー式発振回路を正常に動作させるのが第一です。
＊出来れば部品の実装状態の分かる画像をアップされれば、細部の指導が可能です。

お礼

ご回答ありがとうございます。
発振回路はすべて正常に動作し、音も変わるようになりました。
まだ完ぺきとは言えませんが初めてにしては上出来だと思います。
何度もアドバイス本当にありがとうございました。

回答No.6

KEN_2

ANo.1,3,5 です。
>発振しない理由としてパターン図の間違い、部品の不良、部品の極性、が考えられるので今見直しているのですが他に発振しない理由となりそうなことはありますか？
　回路図を拝見したところ、問題になる部分はありません。
発振しない、オペアンプの発振などの現象は、先の原因以外にパターンのアースラインが細過ぎたり、回り込んでいる場合に発生する場合があります。
　回路図通り部品が取り付けられていれば、まず問題はありません。

お礼

ご回答ありがとうございます。
L1・L2の発振回路は発振するようになりました。Q2・Q4を通ったあたりから発振小さくなりR20を通ると出なくなっていたのでR20を外したのですがQ9のコレクタあたりから振幅が小さくなりC15を通るとほとんど振幅がでなくなってしまいます。0.001μFのセラミックコンデンサがなかったので代わりにマイラコンデンサで代用しました。
アンテナは触らないと変化しません、アンテナはφ８mm長さ250mmの真鍮管をつかい端に穴をあけてリード線ハンダずけしてあります、GNDにはつなげてありません。どちらのアンテナも曲げていません。
L3・L4の発振回路はＬ4の二次側（Ｃ25）の波形をオシロスコープで見ると高い周波数と低い周波数の二つが見えL3・L4をいじると低い周波数の波形が変化しますがアンテナの触れても音の大きさが全く変わりません。L3・L4の距離は2cmくらいです。
アースラインもVccのラインも全て1.5mm程度なのですが細すぎでしょうか？
自分ではもうどうしようもない状況なので些細なことでも教えていただけると大変ありがたいです。

回答No.5

KEN_2

ANo.1,3 です。
補足の状況説明で少し様子が見えました。
紹介サイトの回路図通りでグレーアウトした部分のOP-AMPと3端子REGの、IC1、IC2を使ったオリジナル回路通りでブレッドボードに組み込んでいるので接触不良の可能性はあっても半田付け不良は無いものとして説明します。
IC1を使っていれば電圧安定度の問題も考えなくとも良いです。
　またオシロスコープがあり波形観測が可能な状況にあるとのことですので、波形観測を前提に説明します。

まず質問事項の回答は、
＞デカップリングは、電源ラインに電圧降下が発生し、それが前段増幅素子に伝わって発振を引き起こすものと考えればいいのでしょうか？
　ほぼその様なものです。
この場合Ｃ4/Ｃ5、Ｃ11/Ｃ12、Ｃ23/Ｃ31が電圧変動を吸収してくれます。

＞スピーカーが５秒ほど鳴ると途切れまた鳴りだす（ぶーぶーぶー　　　　ぶーぶーぶー　　　　ぶーぶーぶー　という感じに鳴ります）のはデカップリングが原因と考えればいいのでしょうか？
　これは、別の原因と考えられます。ブロッキング発振といい部品の接触不良かGNDの浮きで不安定になっています。
>波形をみたところ正弦波が出ていたのですが波形が乱れたりし綺麗な正弦波はでませんでした。
　この波形が乱れるのが原因であり、通常安定な正弦波が常時出力されるのが正常な状態です。

＞音は鳴りますがアンテナに手をかざしても音階が全く変化しません。
　これは、Ｑ1、の発振回路が安定に発振していないから、Pitch ANTの容量変化で発振周波数が変化していないからです。

各回路の動作原理を簡単に説明すると、
Ｑ3、Ｑ4の半固定の発振回路とＱ1、Ｑ2のPitch ANTの発振回路の周波数差でビート音が耳で聞こえるのです。
ANTに手（体）が近付くとＱ1、Ｑ2の発振周波数が下がりビート音が変化し聞こえる様になります。
Ｑ9の発振回路のVolume ANTで音量の変化を発生させます。
その他の回路はビート音を増幅と、音量の変化を発生させる回路です。

トラブルシュートの手順
１．回路図通り部品が取り付けられているか、部品の極性は正しく取り付けられていか全ての部品を目視確認をしてください。
２．半固定抵抗のVR1,VR2,VR4の位置を機械的中心に置いてください。
　（VR3は適当な位置でかまいません。）
３．オシロスコープで波形確認してＱ1、Ｑ3、Ｑ9が正しく発振しているか確認してください。
波形確認のポイントは、Ｑ2のエミッタ、Ｑ4のエミッタ、Ｌ4の二次側（Ｃ25）で確認します。

＊ここまでに異常があれば、部品の取り付けや近辺の電圧などを確認して原因追求します。

お礼

何度もご回答ありがとうございます。
教えていただいたこと試してみたのですがL1,L2の発振回路の波形がシンクロしいたのでおかしく思いオペアンプをはずして発振回路の波形を見てみたところ全く発振していませんでした。今までの発信はオペアンプの発振で発振回路は動作していませんでした。
発振しない理由としてパターン図の間違い、部品の不良、部品の極性、が考えられるので今見直しているのですが他に発振しない理由となりそうなことはありますか？

回答No.4

maccha_neko

KEN_2さん＞これは、ゲートの抵抗 R2、R10、R25のことですね。
あぁ・・そうです．そうです．ご指摘ありがとうございます．

で，本題ですが・・
発振周波数がわかりませんが，仮に455KHz前後ということでしたらAMラジオなどで455kHzの2てい倍を受信できそうですね．完全に固定されていてもノイズの感じにはなるでしょうし．試しにAMラジオを持ってきて電源のON/OFFにあわせてノイズの感じが大きく変わるような周波数があるか探してみたらどうでしょう？
とりあえずテルミンなら周波数の絶対値はそれほど気にしなくて良いので，発振しているかどうか，周波数が近いところにあるかのチェックとしては十分じゃないかと思いますが．

お礼

ご回答ありがとうございます。
オペアンプを付け替えたらスピーカー鳴るようになりました。スピーカーがおかしかったのはオペアンプの接触不良が原因でした。
オシロスコープを使うことができたので一度波形をみたところ正弦波が出ていたのですが波形が乱れたりし綺麗な正弦波はでませんでした。
あとアンテナの感度がものすごく悪くアンテナに触れても音階が全く変化しません、この場合はアンテナが悪いんでしょうか？回路図ではアンテナをGNDにつないでいたので一度GNDにつないだのですがあまり変化が見られませんでした。また何かわかることがあれば教えていただきたいです。

回答No.3

KEN_2

ANo.1 です。
紹介のサイトを昔の手作りの懐かしい思いで、楽しく拝見させていただきました。

回路と実装上の問題は別として、組み立てた結果のトラブルシュートの手法の回答で宜しいですね？。
１．455KHzの発振回路が3個あるのでお互いの干渉と、周波数ドリフトも大きそうですので温度補償と各発振回路の電源のデカップリングでしょうね。
２．バリキヤップに印加する電圧も発振周波数に影響されるので、安定化した電圧を供給してやらないと電圧変動に弱いですね。
＊回路上の問題はサイト開設者様の実験によるノウハウが大きいので、机上の理論では以上です。
１）バリキヤップも含め代替部品は高周波とは言え455KHz台の周波数帯ですので問題ないと思います。

３．動作のトラブルシュートですが、最低テスターはお持ちでしょうから各部の電圧チエックで追い込んで行くのが常套手段です。
　周波数カウンタの付いたテスターもこの回路の場合有用ですね。

>回路上だと，Q1,Q3,Q9のゲートはGNDとつないだ方が良いかな？とは思いますが．
これは、ゲートの抵抗 R2、R10、R25のことですね。

お礼

ご回答ありがとうございます。
デカップリングは、電源ラインに電圧降下が発生し、それが前段増幅素子に伝わって発振を引き起こすものと考えればいいのでしょうか？
スピーカーが５秒ほど鳴ると途切れまた鳴りだす（ぶーぶーぶー　　　　ぶーぶーぶー　　　　ぶーぶーぶー　という感じに鳴ります）のはデカップリングが原因と考えればいいのでしょうか？
回路について全く知識がないので教えていただけるとうれしいです。

回答No.2

maccha_neko

回路上だと，Q1,Q3,Q9のゲートはGNDとつないだ方が良いかな？とは思いますが．

製作上だと左上，左下右下の各発振回路はなるべく独立させた領域に作って，それぞれの電源端子はデカップリング用にコイル，ないし抵抗と，コンデンサを使ったローパスフィルタを組んで入れておくほうが良いでしょう．

あと，この手の物を作るならオシロスコープを入手するなり借りてきて波形を確認できるようにしておかないとちょっと厳しいかもしれません．

回答No.1

KEN_2

リンク先が見えないので、他のサイトのリンクを参照します。
原理は、音程を生成する部分にはコルピッツ発振回路のようなコンデンサをもつ高周波の発振回路が2つ組み込まれ、これらはわずかに違う周波数を持つよう調整されるので現象別に考察します。
＞1.音は鳴りますがアンテナに手をかざしても音階が全く変化しません。
　発振回路の周波数が変化しないので音階が変化しないのです。
　アンテナの配線は繋がっていますか？

＞2.今日一度動作させたらスピーカも鳴らなくなってしまいました。
　音階のボリュームは調整されましたか？

＊自作の回路ですので、ハンダ付け不良が濃厚です。目視で確認して見てください。

参考に下記のサイトの調整方法を確認して見てください。
http://otonanokagaku.net/magazine/vol17/pdf/No17theremin.pdf

補足

リンク先の指摘ありがとうございます。
下記のサイトでも見ることができるので一度見ていただけるとうれしいです。
http://arms22.blog91.fc2.com/blog-category-32.html