ウィーンブリッジ正弦波発振器

この記事ではウィーンブリッジ発振回路による正弦波のオシレータ回路を紹介する。

ウィーンブリッジ正弦波発振器の回路図
ウィーンブリッジ正弦波発振器の回路図

こちらがその回路図である。「OPアンプ回路の設計」を参考にさせてもらった。

RとCの値によって発振周波数が次式で決定する。

$$f=\frac{1}{2πCR}$$

よって、この回路定数では約1kHz(1061Hz)で発振するようになっている。

普通のウィーンブリッジ回路では、電源オン時に発振しないことがある。しかし、このダイオードを付け足した回路では確実に発振するようだ。もともとはフィラメント電球を使って発振を安定させていたようだ。しかし、フィラメント電球の消費電力は大きく、オペアンプにはミスマッチということで発振を安定させるための工夫が色々考え出された様子。ダイオード以外にもFETを使ったフィードバック制御で発振を安定させる回路も見つかった。

さて、ウィーンブリッジ回路は反転増幅回路の形である。その増幅率を2倍に設定しなければならないようだ。つまり、反転入力の10kΩと22kΩの比が大事だったりする。これらの抵抗の値は、単純に手に入りやすい抵抗を選んだわけではなく、色々と実験した結果この値に決定した。

正弦波がキレイになるように、そして確実に発振するように最適値を選んだのがこれらの値である。数100Ω違うだけで波形や発振に影響が出るので、作るときは各自一度はブレッドボードで実験して調整して欲しい。もしかしたら、4558以外のオペアンプではキレイに発振しない可能性もありうる。

ウィーンブリッジ正弦波発振器のモジュール化
ウィーンブリッジ正弦波発振器のモジュール化

今回もモジュール化してブレッドボードで使いやすいようにしてみた。音響回路の実験ではとても重宝しそう。1kHzの他に、20Hzや20kHzの発振モジュールも作る予定。

ウィーンブリッジ正弦波発振器の波形
ウィーンブリッジ正弦波発振器の波形

オシロスコープで出力を観察すると、このようにキレイな正弦波が確認できる。

より安定して発振するクワドラチャ発振器も作ってみたのでよかったら参考に。

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