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コンデンサ容量を可変できるLC共振回路について
- コンデンサの組み合わせを変えて共振周波数を17kHz~20kHz程度の範囲で可変できるLC共振回路を作りたいと考えています。
- バリキャップを使った回路で可変させていましたが、バリキャップの入手性が悪くなってきたため、新たな回路を考える必要があります。
- ミューティング用トランジスタや汎用フォトカプラを使用する案がありますが、それぞれには問題点があるため、他の良い案があるか教えていただきたいです。
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回路を見ると，17kHz～20kHz，1Vp-p～2Vp-pの方形波を正弦波に変換したいとゆうことでエエンでしょうか？ TLP785のデータシートによれば，コレクタ・エミッタ間電圧：VCEO 80Vmax，エミッタ・コレクタ間電圧：VECO 7Vmaxだから，E-C間の電圧は+80Vpk～-7Vpkまで可能であり，2Vp-pならTLP785は1個使用の方がオン抵抗が小さいから良いでしょう． それはともかく，トランジスタ技術2013年8月号p.105～にシミュレーテッド・インダクタや容量マルチプライアといって，オペアンプと抵抗コンデンサでコイルやコンデンサの値を変えられる回路が載ってます． その回路に電子ボリュームのICかマルチプライイングDACを使用すれば，コイルやコンデンサの値をデジタル設定できるから，そちらのほうがよいでしょう． 最初の方形波を正弦波に変換するとゆう目的なら，バンドパス・フィルタ(BPF)を使う手があります． 多重帰還形BPFなら，図18-2のR2だけを可変（電子ボリュームかマルチプライイングDACで）すれば方形波を正弦波に変換できます． http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/trsample/2003/tr0306/0306an18.pdf 回路が読めないとオペアンプの選定等難しいかも知れませんが，これが1番簡単です． 回路が読めれば，R2をJFETにして出力を入力で位相検波してその出力を平滑してJFETのゲートに加えれば自動同調できます． 回路が読めない場合は，トランジスタ技術2013年8月号のp.91～を参考にカットオフ周波数を20kHz程度に設定したチェビシェフ特性の高次ローパス・フィルタ(LPF)を使用すれば，カットオフ周波数可変の必要は無いでしょう．なお，LPFだと直流分は入力にコンデンサを入れてカットします．
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- tadys
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＞ミューティング用トランジスタを双方向スイッチのように使っています。 アナログスイッチ用のICを使うほうが良いでしょう。 マキシムなどに多数あります。 http://www.maximintegrated.com/jp/products/analog/analog-switches-multiplexers/mid-voltage.html ＞バリキャップの入手性が悪くなってきたので バリキャップならばデジキーから購入できますよ。 1個から購入できる在庫品が100種類ほどあります。 http://www.digikey.jp/product-search/ja/discrete-semiconductor-products/variable-capacitance-diodes-varicaps-varactors/1376787
お礼
ありがとうございます。 一般的なアナログスイッチICはオン抵抗が結構大きいので敬遠して いましたが、提示いただいたサイトではかなりオン抵抗が小さいものが ありますね。ただ汎用品か、というと微妙なところですね。別の用途でなら ぜひとも使ってみたいICがたくさんありますが……。 バリキャップは使用していたものが製造終了になってしまいまして （手に入れようと思えば手に入りますが……）、海外のものなら 劣化コピー版の代替品があるようなのですが、それを使うくらいなら 別の部品で代用回路を作ったほうがよさそうかなという流れで今に いたります。デジキーでいろいろ種類があるのは以前確認しましたが、 必要とするものは確か見つからなかったと記憶しています。
私が見たことのある回路のおぼろげな記憶からで申し訳ないのですが それぞれのTrのコレクタに抵抗を介してDC電圧でプルアップしておく必要があるのではないでしょうか。 またそうした場合でも、TrのON、OFFに伴って、コレクタの電位が、プルアップした電圧と0Vの間で切り替わり、出力にパルス状のノイズが乗りそうです。
お礼
ありがとうございます。 コレクタに抵抗を入れるのですか？ それは聞いたことないやり方ですね。興味深いです。 ベースエミッタ間に数k~数十kΩの抵抗を入れるという構成なら 一般的だと思いますが（この場合プルダウンですね）、今回の 回路では省略しています。切り替え時間のスピードはそれほど 要求される用途ではなく、切り替えから安定まで時間的に 余裕があるので切り替え時のノイズについては考えていませんでした。 お行儀よい回路を作るなら切り替え時の対策はしておいたほうが よいというのは確かにおっしゃるとおりだと思います。
- chie65536（@chie65535）
- ベストアンサー率44% (8740/19838)
アマチュア無線、オーディオ回路をやってた者です。 ＞17kHz~20kHz程度の範囲で可変 この範囲ならバリコンで行けそうな気がしますが……。
お礼
ありがとうございます。 そうですね。手動で周波数切り替えするならバリコンでも十分ですが、 自動的に共振周波数を切り替えたいので、バリコンでは難しいところです。 モーターを使ってバリコンを自動で回すというのも考えてみましたが、 おもしろい構造ではあるものの実用的とは言い難いですね。 そういえば昔、スライダックのようなコイルをモーターで回してインダクタンスを可変させる回路があるという話を聞いたことがありますが、それを思い出しました。
- sirasak
- ベストアンサー率27% (348/1287)
LCを使った高度な回路みたいですね。 回路図が小さくて全然見えませんが、LC回路は高周波には良いと思いますが、 ～20kHzならオーディオ帯域なので、CR発振回路でＶＲ調整の方が主流で安いのではないでしょうか？ あまり知りません、参考まで。
お礼
ありがとうございます。 手動でなく自動的に共振周波数を可変できるようにしたいと考えています。 今回の用途的に使えるかどうかは別として、CR発振で抵抗値を可変すると なると一番簡単そうなのはCdsフォトカプラを使用する方法でしょうか。 といってもあの部品は汎用品とは言えないので、その他の方法となると 抵抗を並列に並べて、ICの4066のオン抵抗を加味しつつ抵抗を切替えると いったところでしょうか。これはこれでおもしろそうですね。
補足
ごめんなさい！ 画像が大きいと縮小されることを忘れていました。 http://www.fastpic.jp/images.php?file=6662677661.jpg 別サイトですが、画像をアップしなおしました。
お礼
ありがとうございます。 返信遅れてしまいました。申し訳ないです。 検証に思いのほか時間がかかりました。 TLP785はおっしゃる通り低めの電圧なら逆電圧がかかっても問題なく 動作します（動作確認済み）。見た目がしっくりこないので 一応2つ使って双方向スイッチとしています。オン抵抗から見ると どうでしょう？2つを逆並列につなげているわけですが、1つで使うより 見かけ上のオン抵抗は小さくなりそうな気がしますが……。こういう 使い方はしたことがないので何とも言えません。少なくとも動作させた 感じでは1つ使っても2つ使っても違いはわかりませんでした。 擬似コイル、擬似コンデンサの話は「すぐに使える!オペアンプ回路図100」 という本に載っていましたので存在は知っていましたが、直列抵抗成分が 気になったので検証していませんでした。せっかくですので試しに組んで みました。シミュレーションソフトで組むとばっちり動作してくれますが、 実際に組んでみるとオペアンプが盛大に発振してくれます。配線をしっかり 考えて部品定数もいろいろといじくりまわすと一応動作するようにはなるのですが、 もともとのLC回路に比べると性能は落ちているようで（いいオペアンプを使えば 改善すると思いますが、できるだけ汎用品を使いたい）、またそこそこ複雑な回路になって しまうのでこの方法は断念。擬似コイルが使えれば従来のコイルが排除できるのでメリットが 十分見いだせるよい方法なのですが……。 オペアンプによるバンドパスフィルタも上記オペアンプの本に載っていましたが、 完全にスルーしていました。ちょっと調べてみたところ多重帰還形BPFは組み方が悪いと 発振するようで、また提示いただいた資料にも書いていますが広帯域オペアンプが 必要になるということが気になります。できるだけどこででも手に入る汎用品を使いたいので これはちょっと今回の用途には合わないようです。 FETで自動同調というのは組んだことがないですが、おもしろそうですね。 実際に使うかどうかはともかく別途実験してみたい回路です。 二段増幅型BPF、バイカッド型BPFというのもあるそうですが、わりと 複雑な回路になってしまいますし、配線にもある程度こだわる必要がありそうなので、 今回の用途では使ううまみがあまりないようです（元のLC回路はかなり雑な組み方でも動くので）。 具体的に回路アイディアをいくつか出していただいたので、6月末まで待って他に 有効な回答がつかないようならこちらの回答をベストアンサーとさせて頂きたいと思います。