オシレータは、DC入力(電源電圧)をAC出力(波形)に変換します。
発振器は、正弦波正弦波、正方形、鋸歯状または三角形の波形、または可変または一定の幅のパルスの列のいずれかを生成する多くの試験装置でも使用されています。 LC発振器は、良好な位相ノイズ特性と実装の容易さのために、高周波回路で一般的に使用されています。
発振器は基本的に”正帰還”、または回生フィードバック（同相）を持つアンプであり、電子回路設計における多くの問題の一つは、発振器を発振させようとしている間にアンプが発振するのを止めることです。
発振器は、この共振器回路に必要な周波数でDCエネルギーを印加することによって、同じ回路内のコンデンサ、インダクタ、またはその両方の形 言い換えれば、発振器は、入力信号を使用せずに出力周波数を生成する正帰還を使用する増幅器である。
したがって、発振器は、正確な周波数で周期的な出力波形を生成する自立回路であり、電子回路が発振器として動作するためには、以下の三つの特性
- 何らかの形の増幅
- 正帰還（再生）
- 周波数決定フィードバックネットワーク
発振器は、発振を開始するが発振を継続するには、開ループゲインが大きすぎるか、またはわずかに大きい小信号フィードバックアンプを持っています平均ループゲインはユニティに戻らなければなりません。 これらのリアクティブ部品に加えて、オペアンプやバイポーラトランジスタなどの増幅デバイスが必要です。
アンプとは異なり、DC電源エネルギーが発振器によって必要な周波数でACエネルギーに変換されるため、発振器を動作させるために必要な外部AC入力
基本発振器フィードバック回路
ここで、βは
フィードバックなしの発振器ゲイン
フィードバック付き発振器ゲイン
発振器フィードバック式” width=”530″ height=”226″ data-lazy-src=”/wp-content/uploads/2018/05/oscillator-osc37.gif?is-pending-load=1″ srcset=”data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>発振器は、インダクタ、コンデンサまたは抵抗の値で必要な周波数で連続電圧出力波形を生成する回路であり、周波数選択lc共振タンク回路およびフィードバックネットワークを形成する。 このフィードバックネットワークは、ゲインが1未満（β<1）の減衰ネットワークであり、a≤>1のときに振動を開始し、振動が開始されるとユニティ（A≤=1）に戻る。LC発振器の周波数は、同調または共振誘導/容量（LC）回路を使用して制御され、結果として得られる出力周波数は発振周波数として知られています。
発振器のフィードバックをリアクティブネットワークにすることにより、フィードバックの位相角は周波数の関数として変化し、これを位相シフトと呼び
基本的にオシレータの種類があります
- 1。 正弦波発振器-これらは高調波発振器として知られており、一般的に一定の振幅と周波数の純粋な正弦波波形を生成する”LC同調フィードバック”または”RC
- 2. 非正弦波発振器-これらは緩和発振器として知られており、”方形波”、”三角波”または”鋸歯状波”タイプの波形のような安定性のある条件から別の条件に非常に迅速に変化する複雑な非正弦波波形を生成します。
Oscillator Resonance
インダクタ、コンデンサ、抵抗からなる回路に一定の電圧を印加すると、コンデンサ/抵抗回路とインダクタ/抵抗回路の両方のリアクタンスは、使用される部品のリアクタンスにより、出力信号の振幅と位相の両方を入力信号と比較して変化させることです。
高周波数では、コンデンサのリアクタンスは短絡として作用するのが非常に低く、インダクタのリアクタンスは開回路として作用するのが高 低い周波数では、逆は真であり、コンデンサのリアクタンスは開回路として機能し、インダクタのリアクタンスは短絡として機能します。
これらの両極端の間に、インダクタとコンデンサの組み合わせは、容量性リアクタンスと誘導性リアクタンスが等しく、互いに相殺し、電流の流れに反対する回路の抵抗のみを残して、共振周波数（θ r）を有する”同調”または”共振”回路を生成する。 これは、電流が電圧と同相であるため、位相シフトがないことを意味します。 以下の回路を考えてみましょう。
基本的なLCの発振器タンク回路
回路は誘導コイル、Lおよ誘導コイルは、そのエネルギーを電磁場の形で貯蔵する。 コンデンサは、スイッチをaの位置に置くことによってDC電源電圧Vまで充電されます。 コンデンサが完全に充電されると、スイッチは位置Bに変わります。
充電されたコンデンサは誘導コイルを横切って並列に接続されるので、コン コイルを流れる電流が上昇し始めると、Cの両端の電圧が下がり始めます。
この上昇電流は、この電流の流れに抵抗するコイルの周りに電磁場を設定します。 コンデンサが完全に放電されると、ｃは元々コンデンサに蓄えられていたエネルギーを、ｃは静電場として誘導コイルに蓄えられ、Ｌはコイル巻線の
コイル内の電流を維持するための回路に外部電圧がないため、電磁場が崩壊し始めると低下し始めます。 コイルに逆起電力が誘導され（e=-Ldi/dt）、電流が元の方向に流れるようにします。
この電流は、元の電荷とは反対の極性でコンデンサCを充電します。 電流がゼロに減少し、コイルの電磁場が完全に崩壊するまで、Cは充電を続けます。
もともとスイッチを介して回路に導入されたエネルギーは、再びそれを横切って静電電圧電位を有するコンデンサに戻されましたが、現在は逆極性 コンデンサはコイルを通って再び放電を開始し、プロセス全体が繰り返されます。 電圧の極性は、エネルギーがコンデンサとインダクタの間で前後に渡されるにつれて変化し、AC型の正弦波電圧および電流波形を生成します。
このプロセスは、LC発振器タンク回路の基礎を形成し、理論的にはこのサイクルは無期限に継続されます。 しかし、物事は完璧ではなく、エネルギーがコンデンサCからインダクタLに転送され、LからCに戻るたびに、時間の経過とともに振動をゼロに減衰さ
回路内のエネルギー損失がなければ、コンデンサCとインダクタLとの間でエネルギーを前後に渡すこの振動作用は無期限に続きます。 電気エネルギーは、インダクタコイルのDCまたは実際の抵抗、コンデンサの誘電体、および回路からの放射で失われるため、振動は完全に消滅してプロセスが停止するまで着実に減少します。次に、実用的なLC回路では、振動電圧の振幅は振動の各半サイクルで減少し、最終的にはゼロになる。 振動は、減衰の量が回路の品質またはQ係数によって決定されて「減衰」されると言われます。
減衰振動
発振電圧の周波数は、LCタンク回路のインダクタンスと静電 タンク回路で共振が発生するには、xcの値である周波数点が必要であり、容量性リアクタンスはXLの値と同じであり、誘導性リアクタンス（XL=XC）であるため、回路内のDC抵抗のみを残して互いに相殺され、電流の流れに反対することがわかります。
両方の曲線が同じ周波数軸上になるように、コンデンサの容量性リアクタンスの曲線の上にインダクタの誘導性リアクタンスの曲線を配置すると、交差点は以下に示すように共振周波数点（θ rまたはwr）を与えます。
共振周波数
ここで、λ rはヘルツ、Lはヘンリー、Cはファラ
次に、これが起こる頻度は次のように与えられます。
:
次に、上記の式を単純化することにより、共振周波数の最終式、調整されたLC回路のθ rを次のように得る。
LC発振器の共振周波数
- ここで:
- Lはヘンリーズのインダクタンス
- Cはファラドの静電容量
- θ rはヘルツの出力周波数
この式は、LまたはCのいずれかが減少すると周波数が増加することを示しています。 この出力周波数は、一般的に「共振周波数」として識別するために（λ r）の略語を与えられています。LCタンク回路で振動を維持するには、各振動で失われたすべてのエネルギーを交換し、これらの振動の振幅を一定のレベルに維持する必要があります。
従って取り替えられるエネルギーの量は各周期の間に失われるエネルギーと等しくなければならない。
置き換えられたエネルギーが大きすぎると、電源レールのクリッピングが発生するまで振幅が増加します。 あるいは、置き換えられたエネルギーの量が小さすぎると、振幅は最終的に時間の経過とともにゼロに減少し、振動は停止する。この失われたエネルギーを交換する最も簡単な方法は、LCタンク回路からの出力の一部を取得し、それを増幅してからLC回路に再度フィードバックす このプロセスは、オペアンプ、FET、またはバイポーラトランジスタをアクティブデバイスとして使用する電圧アンプを使用して実現できます。 ただし、帰還アンプのループゲインが小さすぎると、目的の発振はゼロに減衰し、大きすぎると波形が歪んでしまいます。
一定の振動を生成するには、LCネットワークにフィードバックされるエネルギーのレベルを正確に制御する必要があります。 次に、振幅が基準電圧から上下に変動しようとするときに、何らかの形の自動振幅またはゲイン制御が必要です。
安定した発振を維持するには、回路の全体的なゲインを1または1に等しくする必要があります。 それ以上の振動は発生しますが、振幅は歪みの原因となる電源レールによってクリップされます。 以下の回路を考えてみましょう。
基本トランジスタLC発振器回路
バイポーラトランジスタ トランジスタのベースとエミッタとの間には別のコイルL2が接続されており、その電磁場はコイルLの電磁場と”相互に”結合されています。
二つの回路の間に”相互インダクタンス”が存在し、一方のコイル回路に流れる変化電流は、電磁誘導によって他方の電位電圧（トランス効果）を誘導し、同調回路で振動が起こると、電磁エネルギーがコイルLからコイルL2に伝達され、トランジスタのベースとエミッタの間に同調回路と同じ周波数の電圧が印加される。 このようにして、必要な自動フィードバック電圧が増幅トランジスタに印加されます。
フィードバックの量は、二つのコイルLとL2の間の結合を変更することによって増加または減少させることができる。 回路が発振しているとき、そのインピーダンスは抵抗性であり、コレクタ電圧とベース電圧は180oの位相がずれています。 振動（周波数安定性と呼ばれる）を維持するために、同調回路に印加される電圧は、同調回路で発生する振動と「同相」でなければなりません。
したがって、コレクタとベースの間のフィードバック経路に180oの位相シフトを追加する必要があります。 これは、発振器回路の正しい振幅と位相の関係を与えるコイルLに対して正しい方向にL2のコイルを巻くか、アンプの出力と入力の間に位相シフしたがって、LC発振器は、より一般的に呼ばれるように、「正弦波発振器」または「高調波発振器」です。
LC発振器は、「正弦波発振器」または「高調波発振器」です。
LC発振器は、バイポーラトランジスタまたはFETのトランジスタアンプで無線周波数（RF）タイプのアプリケーションで使用するための高周波正弦波を生成
高調波発振器は、いくつかの名前にハートレー LC発振器、コルピッツLC発振器、アームストロング発振器とClapp発振器である最も一般的なLCフィルタネッ
LC発振器例No1
インダクタンス200mhとコンデンサ10pfを並列に接続してLC発振器タンク回路を作成します。 振動の周波数を計算します。
上記の例から、容量、Cまたはインダクタンスの値を小さくすると、LはLCタンク回路の発振周波数を増加させる効果があることがわかります。
LC発振器の概要
LC発振器共振タンク回路に必要な基本条件は次のとおりです。
- 発振回路が存在するためには、”インダクタ”(L)または”コンデンサ”(C)のいずれかのリアクティブ(周波数依存)成分とDC電源を含む必要があります。
- 単純なインダクタ-コンデンサ、LC回路では、部品と回路の損失のために時間の経過とともに発振が減衰します。
- これらの回路損失を克服し、正のゲインを提供するには、電圧増幅が必要です。
- アンプの全体的なゲインは、unityよりも大きくなければなりません。
- 発振は、正しい振幅と同相（0o）の同調回路に出力電圧の一部をフィードバックすることによって維持することができます。
- 振動は、フィードバックが”正”（自己再生）の場合にのみ発生します。
- フィードバックネットワークからの出力信号が入力信号と同相になるように、回路の全体的な位相シフトはゼロまたは360oでなければなりません。
発振器についての次のチュートリアルでは、二つのインダクタンスコイルを使用して共振タンク回路内にセンタータップインダクタンスを形成する最も一般的なLC発振器回路の動作を調べます。 このタイプのLC発振器回路は、一般にHartley発振器として知られています。div>
