しばらくは電子工作でもしよう － ウィーンブリッジ発振回路の実験 －

２０１６／０２／２８　（日曜日）　晴れ


スチームエンジンボートを浮かべる行きつけの川原は渇水で干上がってボートを走らせることが
できなくなってしまった。
そこで前々から作ってみたいと思っていたウィーブリッジ発振回路を組んで実験してみることにした。

ウィーンブリッジ発振回路は低周波（音声周波数帯域）の周波数を変化させながら発振するのには
適している。
前々から作ってみたいと思いたが、当時は真空管の時代でそれを組み立てるのは相当高度な技術と
特殊な部品が必要でとても自分の手に負えるものではなかった。

先日、インターネット・ウェブサイトを閲覧していたらウィーンブリッジ発振回路のことを説明している
記事に出会った。
回路図を見ると部品にはＯＰアンプ（演算増幅器）とＭＯＳ・ＦＥＴを使っている。
ジャンクボックスにはこのとおりのＯＰアンプではないが、似たようなものがある。


↓　ウェブ・サイトに掲載されていた回路図とジャンクボックスから拾い出したＯＰアンプ、ＭＯＳ・ＦＥＴ。
　　　　回路図に記載されているものとは異なるが似たようなものだから大丈夫だろう。




早速、ブレッドボード（ソルダーレス・ブレッドボード）に部品を差し込んで回路を組み上げた。





組上げた回路を動作させてみた。
ところがなかなか波形は出てこない。

ウィーンブリッジ発振回路は４辺に回路素子（抵抗器とかコンデンサとか）を配置して増幅器（アンプ）に
接続、入力信号を増幅して出力し、それをまた入力に戻して信号をぐるぐる回して（正帰還というらしい）
発振させているんだとか。
ただむやみに信号を増幅すると信号が大きくなり過ぎて波形が歪んで正確なサインウェーブにはならないので
信号の大きさを適当な値に保つための制御（負帰還）を行っているんだそうだ。

この発振を起こす増幅度とそれを制御する負帰還量のバランスが悪いんだろう。
それに周波数可変用に使っている２連ボリュームも特性が揃っていないのだろう。
抵抗器やコンデンサをあれこれ取り替えてやっと発振するようになった。


その調整の様子を動画でご覧ください。





ウィーンブリッジ発振回路では発振を起こすための増幅度と適正な発振を維持させるために
増幅度を制御することが必要だ。
以前は（ずーっと昔のこと）そのために特殊なサーミスターや電球を使ってその制御をして
ていたがそれがなかなか素人の手には負えず、工作をあきらめていた。

今回の回路ではその部分にはＭＯＳ・ＦＥＴを可変抵抗器として使用し、増幅度を制御している。
これなら工作も簡単だ。（と、思ったが調整が難しくてとても大変だった。）

こんな回路がどうして重要なんだろうか？　自分の手で確かめてみた。


その様子を動画でご覧ください。




なるほど、制御回路のないウィーンブリッジ発振回路は使いもにならないことがわかった。



サインウェーブ（正弦波）を周波数連続可変で発振させるのはなかなか難しい。
これから作ろうとしている低周波（オーディオ）発振器は周波数範囲は一応、
２０Ｈｚ～４０ＫＨＺぐらいを目標にしているのだが、果たしてうまくいくだろうか？
ガンバローっと・・・・・・・・