ウィーンブリッジ発振回路 ダイオードの役目は？

２０２３・０８・１８（金曜日）　晴れ

　「基本的な回路」で組んだウィーンブリッジ発振器は発振波形（強度？）の
調整が微妙できれいな正弦波に近づけて行くと発振停止してしまう。
　そこで参考書（ＯＰアンプ回路の設計）に掲載されていた「簡単な正弦波発振器」
を組み立てて実験してみた。
　この回路は前述の「基本的な回路」にダイオード回路を付加したようなものだが
発振出力の安定性はとても良いものだった。

　ダイオード回路を付け加えると、どうしてこうなるのか？
　いろいろ考えたがオイらのぼんくら頭ではこんなことしか思い浮かばなかった。

　　①　負帰還回路に入ってるんだから負帰還量を調節するためだろう。

　　②　負帰還量は少ない方が発振はしやすい。　ただし波形は歪む。

　　③　電源ＯＮ時は負帰還量を少なくして発振しやすくし、発振出力が
　　　　大きくなったら負帰還量を増やして歪を無くしていく。

　　④　発振出力が低下したら負帰還量を少なくして出力を大きくする。

　はたしてダイオードを入れるとこれができるのか？

　ダイオードの特性を調べてみた。
　（ラジオの工作で検波器として使っていたので少しは知っていたけど・・・）

　ダイオードの静特性図（順方向）でおなじみのグラフだ。
　「負荷による電圧降下の無い可変電圧電源」ってまぁ工作用の安定化電源は
持ってるけど　こんな低電圧を細かく調整できるようなものではない。
　まぁ、想像で絵を書いてみた。

　

　ダイオードは加わる（順方向）電圧が小さい（低い）うちは流れる電流はごくわずかで
高抵抗の「抵抗器」と同等になる。
　電圧が大きく（高く）なり、ある値を超える（大体０.５～０.６Ｖ）と急激に電流が
流れるようになる。これは抵抗値の低い「抵抗器」だ。

　この特性を利用すれば発振出力が弱いとき（発振開始時）は高抵抗で負帰還量を押さえて
発振しやすくし、出力が大きくなったら低抵抗で負帰還量を増やして波形歪を少なくする
ことができるはずだ。

　ダイオード両端の波形を見てみた。

 

時間軸を１００μｓ/secにして波形を拡大してみた。

 

上の画像の意味を考えてみた？？？？？・・・・・

　ダイオードと並列に接続してある抵抗器は何のためだろう？
　ダイオードで負帰還を制御するだけじゃダメなのかな？

  ダイオードと並列に接続された可変抵抗器（５０ＫΩ　設定値は３１.５ＫΩ）を
取外してみた。　すると、波形の＋、－の切り替わり点でおかしな感じだ。

　

 

　やっぱりダイオードを入れると非線形の影響があるんだろう。
　それを修正するために線形（リニアー）部品の抵抗器を並列接続してるんだろう。
　（工作実習生の勝手な推測です。　正解はなんだろう？）

　バンドパスフィルターの２つのＲｔは可変抵抗器にしてある。
　それを少しずつ抵抗値を変えて発振周波数を変えてみた。
　結構、安定に周波数を変化させられる。
　２つの可変抵抗器の抵抗値がバラついても問題なく発振する。
　次はここを普通の２連ボリューム（回転型可変抵抗器）に替えて実験してみよう。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（続く）