OPアンプで作る方形波発生器「弛張発振回路」

実験キットとパソコンで学ぶアナログ電子回路教室

発振の原理と波形生成

弛張発振回路は，抵抗とキャパシタを組み合わせて自励信号を生成する回路です．OPアンプはコンパレータとして動作し，充放電の繰り返しにより周期的な信号を出力します．この回路は非線形発振回路の一例で，得られる波形は三角波や方形波が基本です．

弛張発振回路はウィーンブリッジ型や期間型発振回路などと呼ばれることもあります．出力波形の制限はないため，設計に応じて波形の特性が変化します．

回路構成の要点

実習用回路では，次のような構成で弛張発振を実現しています．

1. 容量：0.1μFのキャパシタを接続し，充放電時間を設定
2. 抵抗：1MΩおよび100kΩの抵抗でタイミング回路を構成
3. フィードバック：39kΩと100kΩで出力電圧を分割し，バイアスを生成

入力端は10kΩで構成され，OPアンプの非反転入力や出力との接続により発振条件を整えます．ジャンパJP2011を用いた接続により，回路内の電圧リフトが行われます．

発振の原理と波形生成

充放電回路では，キャパシタの電圧が一定のしきい値に達するとOPアンプがスイッチング動作します．この動作を繰り返すことで周期的な三角波が形成され，出力で方形波を得ることができます．波形の周期はキャパシタ容量と抵抗値の組み合わせに依存します．

回路内の抵抗と容量の値を調整することで，出力波形の周期や振幅を制御できます．これにより，希望する周波数の方形波発生器として使用可能です．

実験キットによる検証

実験キットを用いることで，回路の動作を直接観察できます．抵抗値やキャパシタ容量を変更することで，周期や出力電圧の変化を確認可能です．これにより，弛張発振回路の設計原理を体感的に理解できます．

OPアンプの特性，充放電タイミング，フィードバック構成が発振の安定性と波形に影響を与えるため，各要素を適切に選定することが重要です．これらを理解することで，安定した方形波発生器を設計できます．

〈著：ZEPマガジン〉

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参考文献

1. ［VOD/KIT/data］実験キットで学ぶ 初歩の電子回路設計，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD/KIT/data］実験キットで学ぶ 電源・アナログ回路入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD］アナログ・デバイセズの電子回路教室【A-D/D-Aコンバータの使い方】，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD］アナログ・デバイセズの電子回路教室【差動信号とその周辺回路設計技術】，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD］高精度アナログ計測回路＆基板設計ノウハウ，ZEPエンジニアリング株式会社．