Sinusoidal-oscillators-basic-concepts
正弦波発振器-基本概念
正帰還を備えた増幅器は、出力を入力と同位相にし、信号の強度を高めます。 正のフィードバックは、「変性フィードバック」または「直接フィードバック」とも呼ばれます。 この種のフィードバックは、フィードバック増幅器、発振器を作ります。
正帰還を使用すると、閉ループゲインが開ループゲインより大きいフィードバックアンプが得られます。 その結果、*不安定*になり、発振回路として動作します。 発振回路は、任意の周波数の絶えず変化する増幅出力信号を提供します。
振動回路
振動回路は、所望の周波数の電気振動を生成します。 また、*タンク回路*とも呼ばれます。
簡単なタンク回路は、インダクタLとコンデンサCで構成され、両方が一緒になって回路の発振周波数を決定します。
発振回路の概念を理解するために、次の回路を考えてみましょう。 この回路のコンデンサは、DCソースを使用してすでに充電されています。 この状況では、コンデンサの上部プレートに過剰な電子があり、下部プレートには電子が不足しています。 コンデンサは静電エネルギーを保持しており、コンデンサに電圧がかかっています。
スイッチ S が閉じると、コンデンサが放電し、電流がインダクタを流れます。 誘導効果により、電流は最大値に向かってゆっくりと増加します。 コンデンサが完全に放電すると、コイルの周囲の磁場が最大になります。
では、次の段階に進みましょう。 コンデンサが完全に放電されると、磁界が崩壊し始め、レンツの法則に従って逆起電力が発生します。 これで、コンデンサは上部プレートで正電荷、下部プレートで負電荷で充電されます。
コンデンサが完全に充電されると、次の回路図に示すように、コイルの周囲に磁場を形成するために放電が開始されます。
この充電と放電の継続により、電子または*振動電流*が交互に動きます。 LとCの間のエネルギーの交換により、連続的な*振動*が生成されます。
損失のない理想的な回路では、発振は無期限に続きます。 実際のタンク回路では、コイルで*抵抗*および*放射損失*、コンデンサで*誘電損失*などの損失が発生します。 これらの損失により、減衰振動が発生します。
振動の頻度
タンク回路によって生成される振動の周波数は、タンク回路のコンポーネント L と C によって決まります。 振動の実際の周波数は、次の式で与えられるタンク回路の*共振周波数*（または固有周波数）です。
f_r = \ frac \ {1} \ {2 \ pi \ sqrt \ {LC}}
コンデンサの静電容量
発振周波数は、コンデンサの静電容量の平方根に反比例します。 そのため、使用するコンデンサの値が大きい場合、充電と放電の時間が長くなります。 したがって、頻度は低くなります。
数学的には、頻度、
f_o \ propto 1 \ sqrt \ {C}
コイルの自己インダクタンス
振動の周波数は、コイルの自己インダクタンスの平方根に比例します。 インダクタンスの値が大きい場合、電流の変化に対する抵抗が大きくなるため、各サイクルを完了するのに必要な時間が長くなります。つまり、期間が長くなり、周波数が低くなります。
数学的には、頻度、
f_o \ propto 1 \ sqrt \ {L}
上記の両方の式を組み合わせて、
f_o \ propto \ frac \ {1} \ {\ sqrt \ {LC}}
f_o = \ frac \ {1} \ {2 \ pi \ sqrt \ {LC}}
上記の式は、出力周波数を示していますが、タンク回路の*固有周波数*または*共振周波数*と一致しています。
