発振原理

セラミック発振子(セラロック®)の基礎知識
発振回路には大別して

  1. 正帰還による方式
  2. 負性抵抗素子を利用する方式
  3. 伝達時間あるいは位相の遅延を利用する方式
があります。

この中で、セラロック®や水晶振動子、LC回路の場合は1.の方式が応用されます。LCによる正帰還発振回路では、同調形反結合発振回路、コルピッツ回路、ハートレー回路が代表的なものですが、そのうちのコルピッツ、ハートレー両回路を下図に示します。

コルピッツ回路
ハートレー回路
コルピッツ回路
ハートレー回路

これらの回路では、増幅器として最も基本的なトランジスタを用いています。これらの発振周波数は近似的に、コルピッツ回路では、L、CL1、CL2、ハートレー回路では、L1、L2からなる回路の共振周波数と同一になり、それぞれ次式で表せます。

コルピッツ回路
ハートレー回路
コルピッツ回路
ハートレー回路
帰還回路
セラロック®を応用する場合は、fr-fa間でインダクティブになる性質を利用し、LC回路中のLを セラロック®で置き換えます。一般にはコルピッツ回路のLと置き換える方法が採用されています。
ここで、発振回路の動作原理について述べます。右図に示すような帰還回路において、その発振条件は次の通りになります。

ループゲインG=α×β≧1
位相量θ=θ1+θ2=360°×n (n=1、2、…)

コルピッツ回路ではθ1=180°の反転増幅器を用い、帰還回路にL、Cを用いてさらにθ2=180°の反転を行っています。セラロック®を応用した場合もこれと同様です。セラロック®を利用したコルピッツ形発振回路としては、インバータを用いる方法が最も一般的であり、また容易です。

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