オーディオオシレーター

部品と材料

• 2つの6ボルトバッテリー
• 3つのNPNトランジスタ-モデル2N2222または2N3403を推奨（Radio Shackカタログ番号276-1617は、この実験や他の実験に最適な15個のNPNトランジスタのパッケージです）
• 2つの0.1 µFコンデンサ（Radio Shackカタログ番号272-135または同等品）
• 1MΩ抵抗1つ
• 2つの100kΩ抵抗器
• 1kΩ抵抗1つ
• 100kΩ未満の抵抗ペアの品揃え（例：2つの10kΩ、2つの5kΩ、2つの1kΩ）
• 1つの発光ダイオード（Radio Shackカタログ番号276-026または同等のもの）
• ヘッドホン付きオーディオ検出器

相互参照 電気回路の教訓 、第3巻、第4章：「バイポーラ接合トランジスタ」電気回路の教訓 、第4巻、第10章：「マルチバイブレータ」

学習目標

• ディスクリートトランジスタを使用して非安定マルチバイブレータ回路を構築する方法

回路図

イラスト

手順

この回路の適切な名前は「 astablemultivibrator 」です。 」。これは、抵抗、コンデンサ、および電源電圧のサイズに合わせて調整された、シンプルな自走発振回路です。

残念ながら、その出力波形は非常に歪んでおり、正弦波でも方形波でもありません。ただし、オーディオトーンを作成するという単純な目的では、歪みはそれほど重要ではありません。

12ボルトの電源、100kΩの抵抗、0.1 µFのコンデンサを使用すると、発振周波数は低オーディオ範囲になります。この信号は、一方のテストプローブをグランドに接続し、もう一方をトランジスタのコレクタ端子の1つに接続したオーディオ検出器で聞くことができます。

回路負荷の影響とヘッドフォンのラウドネスの両方を最小限に抑えるために、オーディオ検出器と直列に1MΩの抵抗を配置することをお勧めします。

マルチバイブレータ自体は、2つのトランジスタ、2つの抵抗、および2つの相互接続コンデンサです。回路図と図に示されている3番目のトランジスタは、LEDを駆動するためのものであり、発振器の動作を視覚的に示すものとして使用されます。

このエミッタ接地増幅器のベースに接続されたプローブワイヤを使用して、アースに対する回路のさまざまな部分の電圧を検出します。このマルチバイブレータ回路の発振周波数が低いことを考えると、いずれかのマルチバイブレータトランジスタのコレクタ端子にプローブワイヤを接続すると、LEDが急速に点滅するのを確認できるはずです。

プローブワイヤがベースに接触していると、LEDが点滅しないことに気付くかもしれません。 どちらのマルチバイブレータトランジスタでも、オーディオ検出器はそこに発振電圧があることを知らせます。どうしてこれなの？ LEDのコレクタ接地トランジスタ増幅器は電圧フォロワであり、電圧を増幅しないことを意味します。

したがって、テスト中の電圧がLEDの点灯に必要な最小値よりも低い場合、LEDは点灯しません。アクティブトランジスタの順方向にバイアスされたベース-エミッタ接合は約0.7ボルトしか降下しないため、どちらのトランジスタベースにもLEDをオンにするのに十分な電圧がありません。

ただし、オーディオ検出器は非常に感度が高く、この低電圧信号を簡単に検出します。示されている2つの100kΩ単位の代わりに、より低い値の抵抗を自由に置き換えてください。そうすると、発振周波数はどうなりますか？

過度のトランジスタ電流を防ぐために、少なくとも1kΩのサイズの抵抗を使用することをお勧めします。多くの発振回路の欠点の1つは、電源電圧の最小量に依存していることです。電圧が少なすぎると、回路が発振しなくなります。

この回路も例外ではありません。より低い電源電圧で実験し、発振に必要な最小電圧を決定し、電源電圧の変化が発振周波数に与える影響を体験することをお勧めします。

この回路に固有の欠点の1つは、正常に起動するために不一致のコンポーネントに依存していることです。回路が発振を開始するには、一方のトランジスタがもう一方のトランジスタよりも先にオンになる必要があります。

通常、これを可能にするためにさまざまなコンポーネント値に十分な不一致がありますが、電源投入時に回路が「フリーズ」して発振に失敗する可能性があります。これが発生した場合は、回路内のさまざまなコンポーネント（同じ値ですが異なる単位）を試してください。

関連ワークシート：

• 発振器回路ワークシート