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zoom RSS フランクリン発振回路

<<   作成日時 : 2015/04/27 23:06   >>

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以前から、自作LCメータを使って来ましたが、測定レンジと精度に疑問がありました。そこで、発振回路に使っている、フランクリン発振回路について見直してみました。実験した回路は
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現在使っているのは、PIC内蔵のコンパレータです。実験したのは、LM311コンパレータと、74HCU04インバータの2種類です。
コンデンサとして、フィルムコンデンサを中心に単板セラミック、インダクタは秋月のインダクタを使って、発振周波数範囲と発振の様子を見てみました。
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周波数の範囲や発振周波数の精度は、74HCU04の回路が圧倒的に良さそうです。ただし、LC素子の組合せにより、消費電力が大きく変動します。600kHZ程度では、5mA前後なのですが、1MHzを越える周波数や、コンデンサの容量が0.5uFを越えると、30mA近くまで、電流が増加します。さらに、素子の値を変えようとすると、電源電圧がIC内部でドロップして、発振の立上り、立下りに寄生発振のような振動波形になり、周波数の測定が出来なくなります。
LM311やコンパレータの場合は、一定の範囲では、安定して発振しますが、発振する範囲が狭いようです。特に周波数の上限と下限では、精度が著しく低下します。これは、コンパレータの遅延時間と入力インピーダンスが低い事に原因があるようでした。突詰めて行くと、FETの作動増幅器で、フランクリン発振器を設計する事になりそうです。
特定の範囲で誤差が容認できるのであれば、PIC内蔵のコンパレータは、良い選択だったのかもしれません。
尚、LM311で発振回路を作る場合、5ピンと6ピンはショートしてください。内部の等価回路を見ると、オフセットバランスの端子は、入力端子の直列に入っています。オフセット回路を使う場合は、トリマ抵抗の端子をコンデンサでショートするように指定されています。オープンのまま使うと、周囲のノイズ(特に出力(7ピン)の影響)を受けて、不安定になり易いと思われます。高い周波数で発振させたい時は、5.6ピンをVCCに接続しますが、入力のバイアス電流が増加します。VCCに接続すれば、高い周波数での応答は改善できると思われますが、期待した程の精度にはなりません。
発振回路は、難しい事がよく解りました。(最後はディスクリートなのでしょうか?)

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コメント(1件)

内 容 ニックネーム/日時
気持玉ありがとうございます。
発振は解っているようで実現が難しい回路です。位相だけで発振周波数が決まれば良いのですが、ループの遅延時間や、素子の損失が影響すると、精度や、安定性に問題が出ます。結局はある範囲で妥協するのですが、今回の結果は配線に問題があったようです。
TOSHI
2016/12/31 12:02

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