アナログ機能回路:発振器の周波数を1個の可変抵抗で変える正弦波発振器の課題を解決する回路を提案する。});正弦波発振器の周波数を変えるには、一対の連動可変抵抗器を用いて、全可変範囲にわたって発振器の平衡条件を満たすように、特性を完全にマッチングさせなければならない。この制約により調整範囲が制限され、コストも高くなり、その結果応用が限られてしまう。そのような問題点を解決した正弦波発振器が、図1に示す回路である。1個の可変抵抗器R1を用いることにより、広範囲の周波数を調整できる。この発振器は平衡条件を満たす必要がないため、マッチングの問題は一切生じない。可変抵抗器を接地することは、多くのアプリケーションにとって有利なことでもある。1個の可変抵抗器で周波数調整が可能な発振器この正弦波発振器では、出力周波数は接地する抵抗R1の値にのみ依存する。一般的な正弦波RC発振器と同様に、この回路は1個のオペアンプIC2と2つの帰還ループによって構成されている。1つのループは周波数に依存しない正帰還ループで、2個の固定抵抗(R2、R3)を用いている。1つのループは周波数に依存する。このループは、コンデンサC1およびC2、可変抵抗器R1および単極双投アナログスイッチIC1を用いており、IC1はSW入力に印加される周期的な矩形波パルス信号によって駆動される。スイッチング周波数FS=1/Tが発振周波数よりはるかに高く、パルス幅τがスイッチング周期の半分(τ=0.5T)と仮定すると、周波数に依存する帰還ループの電圧伝達関数は、近似的に次式で与えられる。ここで発振周波数ω0=1/2R√C1C2で、d0=√C1/C2+2√C2/C1、そしてd1=2√C2/C1である。この関数を用いて、正帰還回路の伝達係数をγ=R2/(R2+R3)と仮定すると、発振条件として、γ>d1/d0=(2√C2/C1)/(2√C2/C1+√C1/C2)という関係が得られる。この発振条件はR1には依存しない。従って、接地している抵抗R1の制御により、発振周波数のみを制御することができ、発振条件には影響を与えない。この発振器では広い周波数範囲にわたって、出力の波形を維持しながら、周波数を調整することができる。PSpiceシミュレーションの結果、R1を1.2MΩから1.2kΩまで変化させることにより、発振周波数を3桁(20Hz〜20kHz)にわたって調整できることがわかった。この設計ではIC2にLT1361を用いており、R2=1kΩ、R3=4.9kΩ、C1=10nF、C2=1nF、FS=500kHzとしている。出力電圧振幅は3.2V〜3.3Vである。0kHz〜100kHzの帯域における全高調波歪みは3%を超えない。発振周波数は可変抵抗器のコンダクタンス(G1=1/R1)に比例するため、この発振器を広帯域でリニアリティのある「コンダクタンス‐周波数コンバータ」、あるいは「抵抗‐周期コンバータ」としても使える。Japan臨時増刊として発刊した「珠玉の電気回路200選」に掲載されたものです。著者の所属や社名、部品の品番などは掲載当時の情報ですので、あらかじめご了承ください。Ideas」を1冊にまとめたもの。2001〜2008年に掲載された記事の中から200本を厳選し、5つのカテゴリに分けて収録した。LLC.ITmediaはアイティメディア株式会社の登録商標です。