クラップオシレータ：周波数公式と回路図

クラップオシレーターとは？

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、コイルと3つのコンデンサーを特定の組み合わせで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（または真空管や他のゲイン要素）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コルピッツオシレーターの変形であり、追加のコンデンサー（C3）がタンク回路に追加され、その中のコイルと直列に接続されます。下記の回路図をご覧ください。

追加のコンデンサー以外のすべての部品とその接続は、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が、クラップオシレーター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つのコンデンサーよりも小さく選択されます。これは、高周波ではC3が小さいほどコイルが大きくなり、実装が容易になり、不要な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。非常に小さくすると、L-Cブランチが純粋な感応性リアクタンスを持つことができず、振動が生成されないからです。

しかし、C3がC1およびC2と比較して小さく選択された場合、回路を支配する総合コンデンサ容量は主にC3に依存します。

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、この追加のコンデンサーにより、周波数を可変する必要がある場合（例えば可変周波数オシレーター（VCO）の場合など）、クラップオシレーターはコルピッツオシレーターよりも好まれます。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、周波数を変えるにはコンデンサーC1および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わり、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およびC2を固定値にして、別の可変コンデンサーを使用して周波数を変えることです。

これはまさに、クラップオシレーターにおけるC3が行う役割であり、これによりクラップオシレーターはコルピッツオシレーターよりも周波数の安定性が高いと言えます。

回路の周波数安定性は、定温チャンバー内に回路全体を収容し、ジーナダイオードを使用して電源電圧を一定にすることでさらに向上させることができます。

また、C1およびC2の値は、C3と異なり、不要な寄生容量の影響を受けやすいです。

つまり、C1およびC2のみの回路（コルピッツオシレーターの場合）では、不要な寄生容量によって共振周波数が影響を受けますが、C3が存在する場合は、C1および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型で、広い周波数帯域をカバーするためには相対的に小さなコンデンサーを使用します。これは、ここではわずかなコンデンサー容量の変化でも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有しています。

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、操作周波数範囲が限られているにもかかわらず、好まれています。

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