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2008年12月24日 (水)

電圧制御可変抵抗

接合型電界効果トランジスタ:J-FETは低ドレイン電圧のとき,電圧で制御できる可変抵抗として動作する。

J-FETを電圧制御可変抵抗として使う場合の代表例として,AGC(オートゲインコントロ-ル)回路などがある。

CR発振回路では,ひずみ率の少ない正弦波を得るにはAGCで発振振幅を自動制御することが必須である。豆電球でもAGCは可能であるが,回路に適合する豆電球を得るのがなかなか難しい。ふつう豆電球は型名無しで売られているので,回路図に豆電球の型式が記載されていてもそのものを入手することは簡単ではない。

CR発振回路として有名な回路形式としては,ウィーンブリッジ発振回路がある。この発振回路は自然界のノイズを種にして発振するので,正弦波が成長するまでは,発振に必要な電圧利得より大きくしなければならない。定常振幅に到達してからは,発振条件の電圧利得を正確に維持する必要がある。

そこで,正相増幅器のGND側にJ-FETを挿入し,発振振幅と基準電圧の差に比例した負極性の信号をゲートに加える。

このようにすれば,J-FETはディプレッション型なので,起動時には抵抗が小さく(ゲインが大きく)なり,制御状態では一定の抵抗値になるように制御される。

小さいひずみ率を得るポイントは,ドレインにかかる電圧を100mV以下のできるだけ小さい電圧にすることと,ゲートにかける制御電圧の交流分を少なくすることである。

ウィーンブリッジの振幅は余剰ゲインの積分値であり,交流を直流に変換する部分は基本的に1次遅れ回路なので,およそ発振周波数と1次遅れ回路の折れ点周波数の中間に利得の高い部分が存在する。そのピークはAGCループ利得が高いほど鋭くなる。

少ないAGC利得で安定な温度特性を得るには,J-FETの動作点を電圧制御抵抗としての0温度係数のゲート電圧近く(約ピンチオフ電圧+0.3V)に選べばよい。

電圧制御可変抵抗は正弦波発振回路にとって,重要なコンポーネントのひとつであると考えている。

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