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定本 発振回路の設計と応用

CR発振からディジタル・シンセまでを実験で解析

稲葉 保 著
A5判 336ページ
定価2,935円(税込)
JAN9784789830461

1993年12月25日発行

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 本書は,およそ必要とされる発振回路のほとんどの技術を実験で示しながら確認し,定量的な計算方法を含めて,初心者にも十分納得できるようにやさしく解説してあります.
 典型的な方形波発振回路,正弦波発振回路,水晶発信回路から,高度に利用できるPLLシンセサイザ,最新技術を使ったディジタル・シンセサイザまでが自分の力で設計できるようになります.


目次

第1章 発振回路のあらまし
    [学習の前にこれだけは…]
 1.1 発振回路の波形
    正弦波(サイン波)とは
    方形波(短形波)とパルス波
    三角波とランプ波
    バースト波と周波数スイープ波
 1.2 発振回路のコモンセンス
    ディジタル回路では…クロック発振器
    テレビやラジオなどの電子機器では
    高安定発振には水晶〜セラミック
    高精度が不要ならCR〜LC発振
    方形波と正弦波ではむずかしさが違う

第2章 すぐに動く発振回路
    [標準モジュールを活用すると]
 2.1 ディジタル回路に役立つ水晶発振モジュール
    なぜ発振モジュールが良いのか
    水晶発振モジュールの仕様
    水晶発振モジュールをテストするとき
    高周波での波形測定はプローブに注意
    高周波クロックの波形をきれいにするには
    文周器を内蔵した発振モジュール
 2.2 アナログ回路に役立つ正弦波発振モジュール
    なぜアナログ回路モジュールか
    抵抗同調型 2相発振器 OSC-05X
    低ひずみ率 2相発振器 OSC-202A
    プログラマブル低周波 2相発振器 OSC-201A
    ダイレクト・ディジタル・シンセサイザ OSC-16B

第3章 方形波CR発振回路の設計
    [すぐに作れるクロック源/信号源]
 3.1 シュミットICによる発振回路
    使用部品がもっとも少ない回路
    シュミット・インバータの基本動作
    発振動作のあらまし
    発振周波数を求めるには
    回路定数を決めるときの制約
    低周波で発振させるときのポイント
    最高発振周波数の限界
    電源電圧変動と発振周波数変動
    TTLシュミットを使うと
 3.2 CMOSインバータによる発振回路
    シュミット方式より安定度が高い
    CMOSインバータでなぜ発振?
    電流制限抵抗の選び方
    発振周波数1kHzのときの設計例
    タイミング用コンデンサの選定
    発振周波数を高くしたいとき
 3.3 OPアンプを使用した方形波発振回路
    増幅を任意に設定できる
    発振動作のあらまし
    発振周波数を計算するには
    出力リミッタの設計法
    CR時定数の設定はどうすべきか
    周波数連続可変の発振回路
    発振周波数を高くするには
 3.4 専用IC 555を使った発振回路
    はじめてのタイマ/発振専用IC
    555のしくみ
    タイミング定数を決めるには
    周辺に使う部品の選び方
    最高発振周波数は100kHz程度まで
 3.5 ディジタル回路を使ったタイミング整形
    ゲート機能の付いた発振回路
    デューティ比が 1:1の2相クロックの発生

第4章 正弦波CR発振回路の設計
    [低周波回路/計測回路に必須の信号源]
 4.1 ウイーンブリッジ発振回路のしくみ
    増幅回路に正帰還
    電源投入から発振開始まで
    きれいに発振するための条件
    CR直並列回路網の特性を実験すると
 4.2 リミッタ型ウイーンブリッジ発振回路
    基本回路では特性がでないので
    振幅安定化…リミッタにLEDを使う
    1kHzで発振させるための定数と部品選定
    低い周波数/高い周波数のとき注意すべきところ
 4.3 AGC型ウイーンブリッジ発振回路
    振幅安定化のAGCにFETを使う
    FETの可変抵抗特性
    自動利得調整…AGCのしくみ
    発振回路の定数と部品選定
    振幅安定化とAGC回路の実際
    周波数を100kHzにしたときの実験
    発振周波数を可変するには
 4.4 状態変数型低ひずみ正弦波発振回路
    発振周波数選択にアクティブ・フィルタを使う
    状態変数型アクティブ・フィルタがよい
    バンドパス・フィルタの周波数/位相特性
    10kHzの発振回路を構成するには
    ひずみの大きさを確認すること
    発振周波数をかえるときの注意
 4.5 状態変数型超低周波2相発振回路
    低周波の正弦波をつくるときのポイント
    ポイントはツェナを作ったリミッタ
    0.1Hz 発振にするための回路定数
    2相発振・・・sin/cos出力が得られる
    発振周波数を可変するには

第5章 高周波LC発振回路の設計
    [高周波発振の定番技術]
 5.1 LC発振回路のしくみ
    LC発振の原理…なぜ発振するか
    伝統的なトランジスタ回路だ
 5.2 エミッタ同調型LC発振回路
    反結合エミッタ同調型発振とは
    1MHz 発振するために
    ひずみの少ない正弦波が得られるか
    正弦波出力が得られる理由
 5.3 変形コルピッツLC発振回路
    コルピッツ発振回路の基本
    VHF帯発振回路の考え方
    100MHz 同調回路の設計
    直流バイアスの設計は…
    100MHz 発振の実験
 5.4 ベース同調型LC発振回路
    ベース同調型発振回路の基本
    近接スイッチ用を考えた発振回路
    最適発振点は実験で
    近隣スイッチに使うとき

第6章 セラミック/水晶発振回路の設計
    [高精度/高安定発振回路実現のために]
 6.1 セラミック/水晶発振回路のしくみ
    セラミック振動子と水晶振動子の使い分け
    セラミック/水晶振動子の等価回路と発振周波数
    L性になっているところを利用
    セラミック振動子はスプリアスが多いので…
 6.2 CMOSインバータ・セラミック発振回路
    CMOSインバータのアナログ特性
    セラミック振動子をつないだときの周波数特性
    スプリアスを抑えるにはダンピング抵抗
    74HCU04 と 74HC04の微妙な違い
    4069Bで3.58MHzを発振させると
 6.3 トランジスタ・セラミック発振回路
    基本はコルピッツ発振
    455kHz発振のときの定数
    セラミック振動子 CSB455Eの特性
    電源電圧1.5Vでも動作する
 6.4 同調型トランジスタ水晶発振回路
    LCコルピッツ発振回路として動作する
    トランジスタ回路の動作点を決めるには
    出力同調回路の設計
    発振動作と波形の確認
    出力にはバッファを付けよう
 6.5 コイルなしのトランジスタ水晶発振回路
    コイルを使わないようにするには
    4.096MHz 発振とするための設計
    波形はC1とC2の比率に依存する
 6.6 無調整トランジスタ水晶発振回路
    簡単に正弦波を得るには
    1MHz時の回路定数と部品の選択
    1.024MHz…C1>C2で実験する
 6.7 オーバトーン水晶発振回路
    オーバトーン発振とは
    100MHzの発振をさせるには
    同調回路のLとCの計算
 6.8 LCフィルタ利用の正弦波発振回路
    方形波から正弦波を作る
    方形波はデューティ50%で
    LCフィルタへは出力インピーダンスを落としてから
    π型定Kフィルタの設計
    出力波形を評価すると

第7章 ファンクション・ジェネレータの設計
 7.1 簡単ワンチップ V-Fコンバータ
    V-Fコンバータとは
    汎用V-FコンバータLM331を使うと
    1MHz出力に対応したV-Fコンバータ AD650
 7.2 簡易型ファンクション・ジェネレータ
    ファンクション・ジェネレータのしくみ
    OPアンプによる極性切り替え回路
    微分回路…波形の直線性を改善するには
    0〜20kHz出力のファンクション・ジェネレータ
 7.3 広帯域ファンクション・ジェネレータ
    製作/実用することを前提にしたFG
    タイミング・コンデンサを充放電する回路
    正弦波は三角波から折れ線近似で
    出力アンプとアッテネータの設計
    電源部の設計ポイント
    周波数コントロール…VCF部の調整ポイント
    高速コンパレータおよびリミッタ部の調整ポイント
    サイン・コンバータ部と出力アンプの調整
    各部の動作波形を観測するとき

第8章 電圧制御発振回路の設計
    [PLLシンセサイザを活用するために]
 8.1 VCOのあらまし
    FMやPLL用によく使う
    CRタイミング発振のスレッショルド電圧を制御する
    容量を電圧で制御する
 8.2 シュミット・インバータによる簡単VCO
    可変容量ダイオードを使う
    バリキャップによる可変範囲を確認すること
    50kHz〜100kHzのVCOにするには
    帰還抵抗を可変する方法…CdSの利用
 8.3 高周波用コルピッツ型VCO
    可変幅を広くするための工夫が必要
    VCOとしてのコルピッツ発振回路の動作
    60M〜70MHzのVCOにするには
    回路の調整と実際の特徴
    使用するコイルは
 8.4 トランジスタ・マルチによる広帯域VCO
    広帯域特性を求めると電流モード・エミッタ結合VCO
    発振周波数を求めるには
    トランジスタ周辺の回路定数は
    定電流バイアス回路と発振回路の特性は
 8.5 セラミック振動子を使用したVCO
    セラミック振動子のQの低さを利用する
    2端子間のインピーダンス変化に注目する
    周波数可変範囲を広げるには
    直列共振周波数を変化させるVCO
    CMOSインバータによるセラミックVCO
 8.6 水晶振動子を使用したVCO…VCXO
    周波数の可変範囲は1%
    水晶振動子の特性を調べると
    コイルを追加したときのインピーダンス特性
    トランジスタによるVCXO
    高速CMOSを使用したVCXO回路

第9章 PLLシンセサイザの設計
    [広帯域信号発生器を実現するために]
 9.1  PLLによる周波数てい倍発振器
    PLLによる周波数てい倍とは
    PLLの基本は位相比較によるフィードバック
    汎用PLL4046Bのあらまし
    入力周波数を1〜99てい倍するには
    入力の結合コンデンサとVCOの定数
    応答特性を決めるループ・フィルタ
    フィルタの周波数特性を確認すると
    VCOの特性と位相ロックの確認
    応答時間の短縮方法
 9.2 4桁BCD設定の周波数シンセサイザ
    分周器を一体化したLSIを使うと
    MC145163の機能のあらまし
    400k〜500kHzを1kHzステップで
    ベース同調反結合型VCOと組み合わせる
    設計したVCOの特性は
    きれいな電源を使おう

第10章 ディジタル・シンセサイザの設計
    [理想の信号発生器を実現するために]
 10.1 ディジタル方式波形発生回路
    ディジタル方式にすると
    欠点は高い周波数の発振
    0〜25kHzまでの波形発生回路
    振幅は8ビット分割
    EPROMのアクセス時間の影響
    波形のタイミングを確認すること
    Dラッチによるリタイミングの成果
    ディジタル方式シンセサイザはどんなとき効果的か
 10.2 直接合成方式ディジタル・シンセサイザ
    ダイレクト・ディジタル・シンセサイザとは
    周波数ステップの決め方
    500Hz〜1.024MHz DDSのあらまし
    16ビット高速アダー SM5833AF
    高速PROMと高速D-Aコンバータを使う
    DDSの動作確認
    2N±1のデータを設定すると
 10.3 ワンチップDDSを使う
    TC170C30HSの概要
    パラレル・モードでの使い方
    D-Aコンバータのビット数は
    DDSの最高発振周波数f0maxは
    ローパス・フィルタの必要性
    周波数データが2N以外のときに生じるスプリアス
    低周波用DDS-LSI出力回路
    高周波用途のDDS出力回路
    ラダー抵抗回路によるDAC回路
    シリアル入力での使い方



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