トランジスタのCR発振の原理について説明が出来る方、おおまかでもよろしいのでお願いします。

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A 回答 (3件)

No.2のymmasayanです。

補足です。
移相回路で180度遅らせると書きましたが、参考URLの場合は180度進ませるです。
(移相回路がCRの接続の仕方で2種類あります)
進みでも遅れでも180度で反転ですので結局は同じことなのですが。
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この回答へのお礼

参考になりました。補足までしていただいてありがとうございます。

お礼日時:2001/11/09 17:19

CR発振器には移相型とブリッジ型がありますがよく使われるのは移相型です。


参考URLをご覧ください。
反転増幅回路とCRによる移相回路の組み合わせで180度+180度=360度(つまり0度:同相)となって発振します。
移相回路1段では90度以下のずれですので段数を重ねて180度ずらします。
ところで、遅れる位相は周波数によって変わります。
そのため、移相回路で丁度180度遅れる周波数のみが選択的に強く増幅され、発振を継続します。
電源を入れた時のノイズの中から目的周波数のみが拾い上げられ、
段々強くなって、最後に安定な発振となります。

CR発振でなぜ正弦波の発振になるかという質問に以前、答えています。
若干専門的ですがよろしければご覧ください。
(URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=132108

参考URL:http://isweb3.infoseek.co.jp/computer/kase/exp01 …
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  はっきり覚えていないのですが、CRはコンデンサと抵抗の回路で、これだけだと、LC回路と違い発振は起こらないのですが、トランジスタを入れると、回路に電流がコンデンサの蓄電効果で流れた時、この電流がベースに加わるようにすると、流れた電流が増幅され、更にそれがベースに加わりと、前進的に電流は増えて行きます。しかし、ベースにもう一つ別のCR回路を加えて置くと、ある電流を超えると、ベースに入る電流が、この回路を通じて流れ出し、結果、ベースの電流が減ります。すると、トランジスタの増幅は止まり、電流の量は減って行きます。そしてゼロになると、Cが入っていますから、反対の方向に蓄電が行われ、マイナスの電流となり、これが増幅され、やがて減衰しという繰り返しとなるので、発振が生じ、維持されるのです。
 
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この回答へのお礼

回答、本当にありがとうございます。レポートの期限にまにあいそうです。

お礼日時:2001/11/09 17:24

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現在CR発振回路を製作し、ある周波数で発振させた時の動作を記録しレポートとしてまとめようと取り組んでいるところです。

そこで疑問になったのが周波数の決め方なのですが
書物やサイトで調べたところいろいろな求め方を見ることができました。
回路が違うので求め方も変わるとは思うのですが、素人の私では何が正しいか分からなかった為質問させて頂いたところです。
今回見つける事が出来た回路や式を載せてみたいと思います。
回路はAAで書くので見づらくなりますが雰囲気をつかんでいただければと思います。

その1

  IC1   C    Rp    IC2
┌--|>○---||-----□---|>○--┐
|           |            |
|            □R        |
|           |           |
└---------------------------┘

|>○:IC1,IC2はインバータのつもりです。74HC04を使用予定としています。
||:Cはコンデンサです。
□:R,Rpは抵抗です。RpはIC保護用でCRの値には関係ないみたいです。
縦に入っている抵抗は、CとRpの間から繋がっています。

この回路の式は
f=1/(2.2*C*R)
でした。

その2
  Rt
┌---□----┐
| IC1    |     IC2 
|--|>○---------|>○--┐
| Ct                 |
└--||-------------------┘

|>○:IC1,IC2はインバータのつもりです。74HC04を使用予定としています。
||:Ctはコンデンサです。
□:Rtは抵抗です。
この回路の式は
T=-Ct*Rt(ln*(Vth/(Vdd+Vth))+ln((Vdd-Vth)/(2Vdd+Vth)))
です。

どちらもCR発振回路のようなのですが求め方が違いました。
どちらも合っているとは思うのですが、幾ら調べても類似したものが見つけることが出来なくて少々不安になっています。

その1は以下のサイトより
http://www.hobby-elec.org/ckt29.htm

その2は
トランジスタ技術SPECIAL,No.90,2005SPRING

からです。
どちらでも大丈夫?または類似した内容が記載されている書物やサイトを教えていただけないでしょうか。
疑っていたら学習は進まないのはわかりますが、間違った知識は学びたくなかったのです。
ぜひご回答よろしくお願いします。

現在CR発振回路を製作し、ある周波数で発振させた時の動作を記録しレポートとしてまとめようと取り組んでいるところです。

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Aベストアンサー

2番目の回路の発振周期の式は以下が正しいのでは?
   T = Ct*Rt*ln{ ( Vdd + Vth )*( 2*Vdd - Vth )/Vth/( Vdd - Vth ) } --- (1)
普通、Vth ≒ Vdd/2 なので
   T ≒ Ct*Rt*ln(9) ≒ 2.2*Ct*Rt
となります [1]。どうして式(1)になるのかは計算できますがそこまで知りたいですか?

2番目の回路の場合、IC1の入力に、電源電圧を越える電圧が過渡的にかかるので、以下のように保護抵抗 Rp (10kΩ~100kΩ)を入れたほうがいいです。

 ┌───┬─ Ct ─┐
 Rp    Rt      │
 └┤>○┴┤>○-┴─ _ ̄_
   IC1    IC2

他にも、シュミット入力のインバータ(HC14)を1個使った発振回路 [2] もあります。発振回路については過去の質問 [3] の回答が参考になると思います。

[1] 矩形波発振器(2) http://www.hobby-elec.org/ckt29.htm
[2] 矩形波発振器(1) http://www.hobby-elec.org/ckt13.htm
[3] 発振回路、RC積分回路 http://sanwa.okwave.jp/qa3486230.html

2番目の回路の発振周期の式は以下が正しいのでは?
   T = Ct*Rt*ln{ ( Vdd + Vth )*( 2*Vdd - Vth )/Vth/( Vdd - Vth ) } --- (1)
普通、Vth ≒ Vdd/2 なので
   T ≒ Ct*Rt*ln(9) ≒ 2.2*Ct*Rt
となります [1]。どうして式(1)になるのかは計算できますがそこまで知りたいですか?

2番目の回路の場合、IC1の入力に、電源電圧を越える電圧が過渡的にかかるので、以下のように保護抵抗 Rp (10kΩ~100kΩ)を入れたほうがいいです。

 ┌───┬─ Ct ─┐
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遅くてすみません.

>ハートレー発振回路を用いてRやLやCなどを使って回路方程式を立てて、発振持続条件式と発振周波数の式を導くのですが、方程式を用いてどう導きだしていいのかがわかりません。

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トランジスタ(エミッタ接地)回路において
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どのうな役割があるのでしょうか。

何分、苦手な分野なので分かり易く説明していただくとうれしいです。
どなたかご指南お願いします!

Aベストアンサー

 
  記憶が古いので間違っているかも知れませんが。
  トランジスタは、コレクタとエミッタのあいだに流れる電流を、ベースにかけた電流でコントロールするものです。普通、増幅素子として使われます。ベースに、例えば、最大1マイクロAの波形電流を流すと、例えば、コレクタとエミッタ間には、その10倍の最大10マイクロAの波形電流が流れるようにするものです(増幅率はトランジスタによって違います)。
 
  この場合、ベースについている抵抗は、増幅率は、トランジスタによって定まっているので、この値を修正するため入っているのだと思います。抵抗があれば、ベースにかかる電流の値が低くなり、増幅率が下がるからです。
  また、コレクタに入っている抵抗も同じように増幅電流を減少させる効果がありますが、これは恐らく、コレクタとエミッタのあいだで、大きすぎる電流が流れた時、これを消費するために入っているのではないでしょうか。つまり、トランジスタが過剰電流によって壊れるのを防ぐためだと思えます。
 
  無論、他にコンデンサ・コイル等が回路に入っている場合は、これらのベース抵抗も、コレクタ抵抗も、意味が少し変わって来ると思いますが、いまの話では、抵抗だけが入っている場合なので、こうではないかと思います。
 

 
  記憶が古いので間違っているかも知れませんが。
  トランジスタは、コレクタとエミッタのあいだに流れる電流を、ベースにかけた電流でコントロールするものです。普通、増幅素子として使われます。ベースに、例えば、最大1マイクロAの波形電流を流すと、例えば、コレクタとエミッタ間には、その10倍の最大10マイクロAの波形電流が流れるようにするものです(増幅率はトランジスタによって違います)。
 
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