クラップ振動回路とは何か

クラップオシレーターとは何ですか？

クラップオシレーター

クラップオシレーター（ゴーリエオシレーターとも呼ばれる）は、インダクタと3つのコンデンサの特定の組み合わせを使用してオシレーターの周波数を設定するLC電子オシレーターです（下記の回路図参照）。LCオシレーターはトランジスタ（または真空管やその他の増幅要素）と正帰還ネットワークを使用します。

クラップオシレーターは、タンク回路のインダクタに直列に追加されたコンデンサ（C3）を持つコルピッツオシレーターの一種です（下記の回路図参照）。

追加のコンデンサ以外のすべての部品と接続は、コルピッツオシレーターの場合と同様です。

したがって、この回路の動作はフィードバック比によって振動の生成と持続が制御される点でコルピッツとほぼ同じです。しかし、クラップオシレーターの場合の振動周波数は以下の式で与えられます。

通常、C3の値は他の2つのコンデンサよりもずっと小さい値を選択します。これは、高周波ではC3が小さければ小さいほどインダクタが大きくなり、実装が容易になり、寄生インダクタンスの影響も減少するためです。

ただし、C3の値は慎重に選択する必要があります。なぜなら、C3が非常に小さい値を選択すると、L-Cブランチが純粋なインダクティブリアクタンスを持たなくなり、振動が生成されないからです。

しかし、ここで注意すべきは、C3がC1とC2よりも小さい値を選択すると、回路を支配するネットキャパシタンスはC3により強く依存することです。

したがって、周波数の式は以下のように近似できます。

さらに、この追加のキャパシタンスがあることで、可変周波数オシレーター（VCO）が必要な場合など、周波数を変化させる必要がある場合には、クラップオシレーターの方がコルピッツオシレーターよりも好ましいです。その理由は以下の通りです。

コルピッツオシレーターの場合、周波数を変化させるにはコンデンサC1とC2を変更する必要があります。しかし、この過程でオシレーターのフィードバック比も変化し、出力波形に影響を与えます。

この問題の解決策の一つは、C1とC2を固定にして、別個の可変コンデンサを使用して周波数を変えることです。これは、クラップオシレーターの場合のC3が行う役割であり、これにより周波数の安定性がコルピッツよりも向上します。

回路の周波数安定性をさらに向上させるために、温度制御室に配置し、一定の電源電圧を維持するためにジーナダイオードを使用することができます。また、C1とC2のキャパシタンスは寄生キャパシタンスの影響を受けますが、C3は受けません。

つまり、C1とC2のみの回路（コルピッツオシレーターの場合）では、寄生キャパシタンスにより共振周波数が影響を受けます。しかし、C3がある回路では、C1とC2の値の変化が共振周波数に大きな影響を与えないため、主要な項はC3になります。

次に、クラップオシレーターは比較的小さなキャパシタンスで広い周波数帯域でチューニングできるため、比較的コンパクトです。これは、キャパシタンスのわずかな変化でも回路の周波数が大幅に変化するためです。

さらに、これらのオシレーターは、コルピッツオシレーターと比較して高いQ因子と高いL/C比、そして少ない循環電流を示します。最後に、これらのオシレーターは非常に信頼性が高く、そのため、動作周波数の範囲が限られているにもかかわらず、好まれています。