クラップ発振器は、1920 年代に David E. Clapp によって開発され、今日ではさまざまな産業用および非商用アプリケーションで使用されています。無線信号、コンピューター、および科学実験を扱うすべての非商用アプリケーションで、この発振器を使用する理由は、小型モーターから大型産業機器まで、あらゆるものを監視および制御するために使用できる、細かく制御された安定した信号を提供するためです。このオシレータの背後にある技術は、当初から変更されていませんが、何年にもわたって若干の変更が加えられ、パフォーマンスが向上しています。とは何かについて詳しく説明しましょう クラップオシレーター – アプリケーションの操作。

クラップオシレーターとは？

クラップオシレーターは LC発振器インダクタと3つを使用するコンデンサオシレーターの周波数を設定します。周期的な出力信号を生成するためのシンプルで効果的かつ効率的な回路です。この回路はフィードバック原理に基づいており、エンジニアが周期的な出力を生成するために使用する最も一般的な手法の 1 つです。これは、グーリエオシレーターとしても知られています。このオシレータは、コンデンサを追加するだけで設計されたコルピッツオシレータの高度なバージョンです。コルピッツ発振器 .

追加のコンデンサを追加すると、コルピッツ発振器と比較してより安定した出力が得られます。コルピッツ発振器の位相シフトネットワークには 1 つのインダクタと 2 つのコンデンサが含まれますが、クラップ発振器には 1 つのインダクタと 3 つのコンデンサが含まれます。コルピッツ発振器では、C1 と C2 のような 2 つのコンデンサの静電容量の違いにより、フィードバック係数が影響を受けます。したがって、発振回路の出力に影響します。そのため、コルピッツオシレーターよりもクラップオシレーターを使用する方が適しています。

ブロック図

の クラップオシレーターのブロック図 を以下に示します。この図から、拍手発振器には単段増幅器と位相シフトネットワークが含まれているのに対し、単段増幅器には分圧器ネットワークが含まれていることが非常に明確です。

クラップ発振器のブロック図

クラップオシレーターの動作原理は次のとおりです。この発振器は、増幅回路を使用して増幅された信号を位相シフトネットワークに提供し、増幅回路への再生フィードバックを生成します。その結果、アンプやその他の回路に電力を供給するために使用できる持続的な振動が生成されます。出力信号は、入力信号の周波数の半分に等しい周期で完全な正から完全な負まで変化します。この出力信号の周波数は、グランドと v+ の間に直列に接続されたコンデンサ C1 と C2 を変更することによって調整できます。

クラップ発振器回路図

クラップ発振回路図を以下に示します。この回路に使われているトランジスタはVcc電源から供給されています。電源はRFCコイルを介してトランジスタのコレクタ端子に供給されます。ここでは、RFC コイルが電源内の利用可能な AC 成分をブロックし、トランジスタ回路のみに DC 電力を供給します。

クラップ発振回路

トランジスタ回路は、CC2 デカップリングコンデンサ (CC2) を介して位相シフトネットワークに電力を供給し、電力の AC 成分が位相シフトネットワークにのみ供給されるようにします。位相シフトネットワークでは、DC 成分が導入されると、コイルの Q ファクター内での減少につながります。

トランジスタのエミッタ端子は、分圧回路の強度を高めるRE抵抗を介して接続されています。ここで、コンデンサはエミッタ抵抗と並列に接続され、回路内の AC を回避します。

増幅器によって生成される増幅された電力は、コンデンサ C1 の両端に現れ、トランジスタ回路に渡される再生フィードバックは、C2 コンデンサ全体になります。ここでは、C1 と C2 のような 2 つのコンデンサの両端の電圧が逆相になることも観察されます。これは、これらのコンデンサが共通端子全体で接地されているためです。

C1コンデンサの両端の電圧は、増幅回路によって生成された電圧と同様の位相になり、C2コンデンサの両端の電圧は、増幅回路の両端の電圧によって位相がまったく逆になります。したがって、この回路は180度の位相シフトを提供するため、逆位相の電圧を増幅回路に供給することができます。

したがって、すでに 180 度の位相シフトを持っているフィードバック信号が増幅回路を通過します。その後、合計の位相シフトは 360 度になります。これは、発振回路が発振するために必要な条件です。

クラップオシレーター周波数

クラップ発振器の周波数は、位相シフトネットワークの正味容量を使用して計算できます。クラップ発振回路の動作は、コルピッツ発振回路に似ています。クラップオシレータの周波数は次の関係で与えられます。

fo = 1/2π√LC

どこ、

C = 1/1/C1 + 1/C2+1/C3

“シンプルな正弦波発生回路 ”

一般に、C3 の値は C1 と C2 の両方に比べて非常に小さいです。したがって、「C」は「C3」とほぼ同じです。したがって、振動の周波数は次のとおりです。

fo = 1/2π√LC3

上記の式から、Clapp 発振器の周波数が主に「C3」容量に依存することは非常に明確です。したがって、これは主に、クラップ発振器内の C1 と C2 の静電容量値が固定されているのに対し、インダクタとコンデンサの値が変化して結果の周波数が生成されるために発生します。

ここで、C3 の容量値が小さい場合、コンデンサのサイズが小さくなるため、C3 の容量値は C1 および C2 の容量値と比較して小さくする必要があることに注意してください。そのため、これは大型のインダクタを使用することにつながります。そのため、回路内の浮遊容量は、C3 のために重要ではありません。

ただし、C3 コンデンサを選択するときは、非常に注意する必要があります。非常に小さなコンデンサを選択すると、位相シフトネットワークが持続的な発振を生成するのに十分な誘導性リアクタンスを持たない可能性があるためです。したがって、C1 および C2 の容量と比較して小さくする必要があります。したがって、発振するには適度なリアクタンスがあれば十分です。

利点

クラップ・オシレータの利点には、次のようなものがあります。

他のタイプのオシレーターと比較して、クラップ・オシレーターは高い周波数安定性を備えています。さらに、この発振器内のトランジスタパラメータの影響は非常に少なくなります。そのため、浮遊容量の問題はクラップ発振器内では深刻ではありません。
この発振器では、発振器回路を安定した温度領域内に配置するだけで、周波数安定性を高めることができます。
これらの発振器は、その信頼性から非常に好まれています。