In the experiment of character of Wien Bridge transistorized CR ocillator, we found that the output voltage of the oscillator, immediately after the amplitude of oscillation had built up, changed rapidly with its negative feed back ratio. By this result, we tried to check the error value of resistors, and could keep it easily within about 0.5 percent.一般に使用されているウィーン・ブリッジ発振器は発振出力を一定とする必要上，負帰還回路に非線型素子を用いてその補償を行なっている。そこでこの非線型素子の代りに一般の線型抵抗を用いると，その抵抗値により発振出力が変化する。その事から逆に抵抗値の選別ができると考えられるので，その抵抗値と発振出力の関係を求め，更に振巾弁別器としてシュミット回路を設け，抵抗誤差選別装置としての実験を試みたのでその結果について報告する

井上 浩

北川 泰郎

若林 重興

University of Toyama Repository

6 CRトランジスタ発振器の一応用11井 上 浩北 JII:ャ 泰 郎若 林 重 興Application of transistorÏzed CR oscillator. Hirosi INOUE Yasuo KIT AKA W A Sigeoki W AKABA Y ASI In the experiment of character of Wien Bridge transistorized CR 田ciIIator ， we found that the output voltage of the 田cillator， immediately after the包nplitude of α詑ilIation had b凶t up， ch沼恵edrapidly with its negative feed back ratio. By this result， we. tried to check the e町。Ir value of resistors， and ∞uld keep、it �凶ly within about O. 5per白nt.1 . ま え が き一般に使 用 さ れ て い る ウィ ー ン ・ ブ リ ッ ジ発振器 は 発振出力 を一定 と す る 必要一七 ， 負帰還 回路 に非線型 素子を用 い て そ の 補償 を行 な っ て い る 。 そ こ で こ の 非線型素子の代り に 一般の 線型抵 抗を 用い る と ， そ の 抵抗値 に よ り発振出 力が変化 す る 。 そ の事か ら 逆に 抵抗値の 選別 ができると 考えら れる の で ， そ の抵抗値 と発振出力 の関 係 を 求 め ， 更に振巾弁別器 と し てシ ュ ミ ッ ト 回路 を設け ， 抵抗誤差 選別装置 と し て の実験 を試みた の でそ の結果につ い て 報告す る 。(2)(51 2. 発 振 回 路図- 1 に本実験に使 用 し た ウィーン ・ ブ リ ッ ジ 回路 を示す。 こ の 回路 でRj. Re， F.xは 負帰還回路 を構成 し. R x は被測定抵抗に 相当す る 。 (Re と R xを結合す る Cは無視出来 る 値に あ る 。〉 又 Cl> R 1• C2• R 2 は正帰還回路 を構成す る 。 こ こ で こ の発振回路 の正帰還率 と発振周波数を求 め る 。 図- 1 ウイ}ン ・ ブリッジ発振回路結線図e1_ 1 、……・ ( 1 )eo 唱 R 1ム ， ω宜\目， R喧/ω 曲 1 \ (1)2 (1) I eo : 出 力電圧 el : 帰還電圧 (Tr1 ベ ー ス 入力〉 ω1 = lj C1R] ω 2 = lj C2R '2 R '2 =R 2〆 RjR i:入力抵抗(1) 式か ら虚数部を零 と す る と発振角周 波数ω はω =〆瓦石 = 104 X 103 と な り周 波数f は1 = 16・6x 103 Cj S と な る 。 こ の時の正帰還率K は( 1 )式 よ りK = 主主 =---..... - ? 、 =-Lニ 1 ・… … …・・・… ・・… ・…・ ・・…・ …H・H・.. … (2) l{， ( 品，\ 4 . 95 5 1 + 手主-{1 + �1ß.2' (1)21 と な る 。 これ よ り発振限界 お よ び定常状態 を与え る負帰還率 β を 求 め る 。μ(-e。β + el. ) 註 0 ・・・・H・H・...， ……...・H・.....・H・..………………A・H・-…H・H・-…H・H・. .(3) μ:β = 0 の 時 の 増 巾 度(2)式で e，/eo = 1/5 と す る とβ4f 7 と な り ， 1/5 を限界と し て ， それ 以下で発振す る 。 次 に こ の 回路 の増 巾度 A を 求 め る 。 終段の コ レクタ接地 (Trs) は ほ ぼ増 巾 度は 1 と す る と ，A =-エ n 1 24 型土空ι…・…・….....・H・.....…....・H・.....……・…・・(4)Rk re2 Rk Rk 一α1 α2 R'L RL ' Rk + Rj R'L : Trl の 負 荷 Rk =Rx/ Re re2 : Tr2 のエ ミ ッ タ 抵抗 α， ， α2 : Tr].> Tr2 の 電流 増 巾率と な る 。 μ が充分 に大 き い時は負帰還増 巾器 の増 巾度は 1/β で あ るからβ~τ皇「一百でτー...........・・・・・…......................................................................・・・・ ( 5 )k + Rj と な る 。 即 ち 増 巾度は 5 以上で発振 し ， 負帰還率は 負帰還回路 の 各定数 Rj ， Re， Rx で決定 され る 。以上 の事 柄 を実験に よ り 試みた結果を示す。 図- 2 は Rjの値に対 し て Rk を変化 し て ， 発振限界 を 求 めた も の で ある 。 これ に よ る と Rj/Rk':::::::4 と な り 上述 の 計算 と ほ ぼ一致 してく る 。次 に 負帰還素子をパ ラ メ ー タ と して 入力 電圧 と 増 巾度 を 求め る と 図- 3 (a) (b) (c) の 様 に な る 。 こ の結果 よ り Rj をパラ メ ー タ と して Rk の値に対すろ出 力電圧を求 め た の が 図一4 であ る 。�JlI 2 � R. = R.I!/I. I，.s� 1ぜ拡イ争よ骨量ttl.よt � -f!tHI tt( ，.$ 。o 2 3 + S 6 7 8 KSl. R正 一一一一一一一-;・図- 2 発 振限界図- 3 に お い て 増 巾度 5 以 f の 領域では発振は停止 し， 又入 力 の増加 と 共に 増 巾度 は低下す る 。故 に発振状態に お い て は ， 増 巾度 は常に 5倍に保たれ る こ と に なる 。 図- 4 では (図- 3から も 推察で き る が) 立 上 り が急峻 に な っ て お り ， わ づか の Rk の変化に対 し て 出 力電圧が大 きく 変化する。.fIo1 7 g 'of!， 令4，令.‘ 2 0 /l.f - 500.fl. o 0・I 0・2 '.3 ，.ψ ø." �・6 '.7 '.' A9 / r R.ff.S. λ場'ぞ及 抱一一ー+図-3 (a) 入力電圧対増巾度4告s 7 5 噌4+4 量'帆陸a Rts I K.tl. 。b ed 九 時 叫 0'; •・ó 0・7 ・8 岬 すV且，.，.S.λη'電量図-3 (b) 8 Æt s 5 1-司ぎ4雪T 3 2 Rf • .s lo. 。o '.1 '.2 '.3 M ，.; ，.ç ..7 ..8 •. ・f 1 V IU>I.S. λ均、司E丘 一ー一一，図- 3 (c) 対 し出 力電圧の 変化が非常に 大 き い 。一例 と し て 0 . 5% 位の誤 差を選別 し た い時はL1 Rk/L1 E の 大 き い 2 . 6� 15 n/v ， 換算 してL1 Rx/L1 E にす る と 5� 50n/v 位 と な る 。 も し こ の傾斜の 中央に基準を 置い て 考え る と 2 . 5� 4% の選別が可能 に な る 。3 .  シュミ・yト回 路図- 6 に こ の結線を示 し簡単に説明す る こ と とTr'6' 2T14 前ト. 2TI+ E" ・2‘vE 図- 6 シュミット回路結線図す る 。 入 力側にあ る可 変抵抗器 は ， 入 力信号に重畳 され る 直流電圧を制御す る こ と に よ り ， そ のレベ ル を 調整す る も の で あ る 。 そ の レ ベ ル に よ り 出力 波形は図一 7 の 様 に な る 。 故 に 同 じ入力信号に対し ， 出 力 を OFF にす る た め の 重畳 され る 直流電圧 は 2点存在する こ と に なる 。 しか しそ の重畳、『‘'‘s R.: R.II Rx ，z1CI:ミ弘一→図- 4 R kの{直の変化に対する出力電圧即 ち発振限界附近 の 負帰還率β に対 し て 出力電圧の変化が大 きく な る 。図- 5 にRf をパ ラ メ ー タ と して ， β と 出力電圧 の 関係 を示す。 これ に よ る と発援限界附近 のβ = 0. 18� 0 . 2 の範囲で， β の変化にP長 �.R依 喝Rtdse aw-a'AV 叫』hFHR幅1.$ /.. ..r • ・ H孟叫叫H急時叫凶'.11 ，'"・H・ 4もド ーーーーーー一ーーーーーー，図- 5 負帰還率と出カ電圧の関係IE.I くIv.1 11:.1ァIv.1万三;ん-FLtAI\ 人 ハい寸Jて4jMF3 ←凶- 廿1「おE国土廿1 lJL する 直流電圧 EBl は EBl:::;::OV に な っ て い る 場 物:恥の喧1焔のO.C. '曹丘合， 入 力信号 eblがIVe I くebl (Ve : エ ミ ッ タ れ: ^� �幻両足刑通' 電圧〉 で は ， EBl> Ve に於 い て は 出 力 を OFF ìこ 図一7 シュミット回路定性的動作説明で きなし、 。 それ で， そ の様な場合を考慮 し て EBlく Ve の範囲に EBl を も っ てL、く 方が 良L、 。 こ の様子を実 験的 に 求 め た の が 図- 8 であ る 。今迄はVe の値は T rs ， T 刊 の ON， OFF に関係がなく 一定 の様に述べ て きた が ， 実際 は T rs がON の時 と OFF の時で はそ の値が， わづ かでは あ る が異な っ て い る 。 そ の値を示す と ， T ，.s がON9 M V4・見守」世田咽山刑制の時のエミ ッタ 電圧 VeON は�CC � . • RC 1. R一元ZU21 + E7+ 芯三bi - - (6) Ec c: 電源電圧 他 の 定数は 6 図参照と な る 。 こ の 事 よ り T r5 の ベ ー ス に加わ る 電圧I EBl + ebl I絶 対値がIVeON I に等 しく な り ， そ して それ以下 に な っ た時， T r5 は OFF と な り T rs はON と な る 。 T 向 が OFF の 時 のエ ミ ッ タ 電圧VeOF F Vi ， 合体与量��晶子こ1十k m と な る 。 こ の事 よ りI EBl + ebl I がIVeoFF I に等しく ， そ し て それ以上 に な る と T r5 は ON と な り ，T 刊 は OFF と な る 。 図- 6 に示 した 回路 定数を(6)及び(7)式に適応 し て み る と. VeoN::::::'-0 . 87V， VeoFFニー0 . 91V と な り ， 無視可 能な差 と な る 。 実測値 で この差は 0 . 1V 以 内 な の で無視 し て も 問題の な い 範囲 に な っ て い る 。3 + VR.円.S.入方イ言内五ー一一一一→シュミット回路の動作域2 図- 8継電器駆動回路4. 図-9に示す 回路 であ る 。 シ ュ ミ ッ ト 回路 の 出 力 は 直流 再生田路 ， 整流 回路 を通 し て 直流 とし，直流 増 巾 し た 後， 継 電器 を駆 動 し て い る 。 直流 再生田路 を設け た のは ，C に よ りパ ル ス の 直流 分が遮断 され そ の た め ノ勺レス の全振巾 が利用 でき な く ， 能率 が悪 く な る た め で あ る 。 こ の様にす る と 整流 後の直流 電圧 は T 門 の ベ ー ス に於い て 十 2� 十 5V OC とな り T 門 を遮断す る に充分であ る 。 こ の 直流 電圧は可 変抵抗 (V Rρ で調 整で き る 。直流 増 巾器 は入力時に遮断 され る 様に今回は設 計 した 。 最初は直流再生 と 整流 の極性を逆に し て 入力時に動作す る 様に工夫 し た が， 別 にバ イ ア ス 電源 を 1 ケ余 計に必要 と す る の で今回 の様 に し たわけで ある 。 動作時には継 電器 に約3 mA の 電流が流れ る ので ， 継 電器 に駆動T'7 HJ 17 _rO 医E 以上 の 回路で 抵抗器 を選別す る た め に 本実験で、は図ー10に示す様 な構成に し て みた 。ウィ ー ン ・ ブ リ ッ ジ 回路 とシ ュ ミ ッ ト 回路 と の聞 に緩衡 増 巾器を一段挿入した 。 こ れはコ レ ク タ接地増 巾回路 で， シ ュ ミ ッ ト 回路 の影響で発振回路 の帰還波形が歪む の を防ぐ た め の もの で あ る 。そ の電圧 増 巾 度 は約0 .6倍 に な っ て い る 。緩衡 増 巾器 の出力は ， 本実験に於い て は ， 3 系統 のシ ュ ミ ッ ト 回路 ， 継 電器 駆動 回路 ， 継 電器 回路 に 送 られ る 。 各シ ェ ミ ッ ト 回路は 各々 異なった値に入力端 の 直流 電圧 が セ ッ ト され て い る の で ， 各々 異 な っ た入力信号電圧 で動作を開始する 。 例えば ， Rn の 抵抗器 を測定す る 場合， そ の許容誤 差範 囲 を土 5%と す る 。 1 系統(以下非 1 と略す 。他 も耳 様〉 のシ ュ ミ ッ ト 回路 は 十 5% 以下 の 抵抗値に対す る信号電圧で動 作し ， 持 2 は0%以下の抵継電器駆動回路結線図選別器と しての組合せに は充分で あ る 。図-95. 10 抗 値で， 持 3 は - 5% 以下 の 抵抗値で動 作す る 様に直流電 圧を セ ット し て 置く 。 この様 にす る と+ 5% 以上の抵抗器に対 し て はし 、 づれの 回路 も 動作 しな い 。 + 5，.....， 0% の範囲 の抵抗器に 対 し て は特 1の 回路 の みが動作 し ， 出 力 を生ず る 。 0，.....，- 5% の範囲では枠 1 と林 2 が 同時に動 作 し， - 5% 以下で は持 1 ， 林 2， 持 3 が 同時に動 作す る 。 こ の様に し て シ ュ ミット 回路 での選別動作が 行われ る の で ある 。継電 器回路 は ， 本実験では 図-11に示す様な ， 一種 の マト リ ク ス 回路 を構成し て みた 。 これ に よ る と ，非 1 の み が動 作す る 時は ， 持 1 の継電器 接点回路 が閉 じ， 非 1 ， 評 2 が 同時に動作す る 時は ， 非2 の継電. ι 引ー￡互正一4 町一rrト←一一大ー判-ITJ-ゐ〉、一一一一 .，. 符2 I�入均の4J.iI!;、t主主} 〆主1ltlk.tno，4通吟Idj.，�，'FF包高志枠f!... 器接 点 回路 の み が 閉 じ る 。 押し非 2， 持 3 が 同時に 図ー 1 1 本実験に用いた継電器回路動 作の時は非 3 の継 電 器接点回路 の みが閉じ る 様に し て み た 。こ れに使用 し た継電 器は 2 極双投 の も の で ， 本実 験では抵抗値6kQ ， 動作電 流 2 mA程 度 の も のを 3 ヶ 使用 し て い る 。尚 こ の継電 器回路 は用途 に よ り ， 種々 の組合せが考え ら れ る と 思 う 。G. 実 験 結 果今迄各 回路 に つ い て の実験 デ ー タ を示 して あ る の で ， こ こ では全体 と し て の結果を簡単に述べ る 。現在 迄， 幾種 か の 抵抗器を計 っ た結果土 0 . 5% 迄の誤差選別が可 能 と思 われ る 。唯 ， こ の程度にな ると 現状 の 回路 の ま ま では不安定で， 安定に計れ る 範 囲 は士 1. 5 % 以上であ る 。測定 し得 る 抵抗値は 30Q 以上， 100kn. 以下く Re= 2kQ)，  300 kQ 以下( Re = 5kQ) 程度 で あ る 。こ れ以上に な る と ， 被測定端が開放 に近 くな り ， 回路 の Re を測定し て い る の と 同 じに なれ 判定が難 し くな る 。測定感度は ， 本実 験に於い て は継電 器の感度 に左右 さ れ ， 現状では継電器の感度 に等 し い と 考えら れ る 。7. 後 記本実験に於いて ， シ ュ ミ ッ ト 回路 以下を 3 系統 に別け た が ， 実際 の作業工程で使用 す る 際は系統数を増す必要が あ る と 思われ る 。 こ の様な 時は各 シ ュ ミ ッ ト 回路 相互の影響が， 電源安定の 問題を含 ん で， 複雑な 形で表われる と 思 う 。 又， 現在の 回路 で は温度補償 を 考慮 し て いな い が ， 特に直流増 巾 回路 は製品化す る 際に は 温度補償 の必要が あ る と 思われ る 。 そ し て こ の様に考え る べ き 問題を末だ多 く残 し て い る が ， 一応可 能の見込みがた っ たので、報告す る次 第で、 あ る 。参考文献(吟井上 ・ 北川 ・ 若林“CRトランジスタ発振器の一応用について勺昭37北陸支部連大白)垂井康夫編“トランジスタの特性と回路"(3)川上正光編“トランジスタと電子回路"任)島 茂雄編“トランジスタ回路"(助 マーチン著 博田五六訳“電子回路 ( 下)"〈昭和37年10月30日受付〉

Application of transistorized CR oscillator

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