ハートレーとコルピッツ発振回路の違い

質問

ハートレー発振回路は周波数の安定性が悪く，コルピッツ発振回路は周波数の安定性が良い理由がわかりません.前にちらっと聞いた話では，インピーダンスの大きさが・・・，と言われた記憶があるのですが・・・.
よろしくお願いします.

回答No.5

utyuutarou

ハートレー回路http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8F%E3%83%BC%E3%83%88%E3%83%AC%E3%83%BC%E7%99%BA%E6%8C%AF%E5%9B%9E%E8%B7%AF
コルピッツ回路http://www.murata.co.jp/products/resonator/basic/ceralock/principle.html

回答No.4

tadys

温度特性の良いコイルやコンデンサを入手する事は比較的たやすいのでに対し、
アクティブ素子のインピーダンスは電源電圧や周囲温度の変化の影響を受けやすくなっています。
その為、アクティブ素子のインピーダンスが変化しても発振周波数が変化しにくい方が安定度が良くなります。

添付の図は参考URLからの引用です。
この図で、C0をショートすれば普通のコルピッツ発振器です。
この場合、発振周波数はLとC1//C2(//はコンデンサを直列にした時の容量）で決まります。
仮にC1=C2=200pFとした時に、1MHｚで発振しているとします。
この時トランジスタのゲートソース間の容量が20ｐF増加したとするとC1//C2の容量は約5％増加し、発振周波数は約2.4％低下します。

クラップ回路では通常C0<C1、C0<C2とします。
前述のコルピッツ回路からC0=125pF、C1=C2=1000pFとすると同じ周波数で発信するクラップ回路になります。（C0//C1//C2=100pF)
この時にゲートソース間の容量が20ｐF増加したとすると容量の変化は約2％、周波数の変化は約0.1％になります。

クラップ回路ではC1、C2が大きいほど安定になりますがあまり大きい値にすると発振しなくなります。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%83%A9%E3%83%83%E3%83%97%E7%99%BA%E6%8C%AF%E5%9B%9E%E8%B7%AF

お礼

なるほど，わかりやすい説明ありがとうございました.

回答No.3

utyuutarou

トランジスタ回路の場合ハートレー回路はエミッタ接地で、高いインピーダンスのコレクタから取り出しますので、電源や負荷インピーダンスの変動で、安定性が損なわれます、そのためにハートレー回路では、電源には定電圧ダイオードで安定化したり、負荷インピーダンスの変動が、発振回路へ行かないように、エミッターフロワーの緩衝増幅回路を設けて、低いインピーダンスに変換して取り出します、ハートレーの場合、発振コイルを接続するには入力インピーダンスの高い、FＥTが使われます、アマチュア無線機のVFO回路に使われます
コルピッツ回路は、トランジスタのftの限界まで近くまで発振できる、安定性が良いので、スーパーリーぜ(超再生検波）回路につかわれます、しかし、これはインピーダンスの低いエミッタから取り出すので、負荷インピーダンスの影響を受けにくいのです、しかし、出力は小さいです

お礼

ご回答ありがとうございました.

回答No.2

tadys

＞ハートレー発振回路は周波数の安定性が悪く，コルピッツ発振回路は周波数の安定性が良い理由がわかりません

そのような事は有りません。
安定性が良くなるかどうかは設計に依存します。

発振器は「共振回路＋負性抵抗回路」の組み合わせと考えられます。

安定度の高い発振器を作るには「安定でQの高い共振回路」を用意し、
負性抵抗回路との結合を出来る限り少なくなるようにします。
これは負性抵抗回路部分のインピーダンス変化が共振周波数に与える影響を少なくするためです。
共振回路と能動素子の結合を疎遠に出来やすい回路の方が安定な発振回路にしやすいという事です。

No.1さんの言うクラップ回路は共振回路と負性抵抗回路との結合量を共振周波数に大きな影響を与えずに決められる利点があります。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%83%A9%E3%83%83%E3%83%97%E7%99%BA%E6%8C%AF%E5%9B%9E%E8%B7%AF
この図で C0<<C1、C0<<C2 であれば 共振周波数は LとC0 で決定されます。
トランジスタのインピーダンス変化はC0と比べて大きい値のC1、C2と並列接続されるので共振周波数に与える影響は小さなものとなります。

ハートレー回路でも同じことができますが、その為にはコイルに複数のタップを設ける必要があります。

補足

ご回答ありがとうございます.
＞共振回路と能動素子の結合を疎遠に出来やすい回路の方が安定な発振回路にしやすい

ここについてなのですが，安定な発振回路にしやすいということは，Q値が高いということですか？
その場合，ハートレー型とコルピッツ型のQ値を比較すると，コルピッツ型のほうがQ値が大きくなるということでしょうか？

再度の質問になってしまい申し訳ありませんが，よろしくお願いします.

回答No.1

masudaya

コルピッツというより,この変形のクラップ回路がより安定性が高いです.
理由は単純でCよりLの方が温度でも,近接物体に対しても不安定であるためです.
そのため,コルピッツのL部分をLCの直列回路で置きかえる区ラップ回路がより安定になります.

補足

ご回答ありがとうございます.
今回は温度を一定としているのですが，要はCよりもLのほうが安定性が低いからと考えてよろしいでしょうか？
そのため，Lの数がCより少ないので今回の場合，ハートレー型のほうが周波数が安定しなかったということでしょうか？