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饋還回路の影像パラメター及び遮斷周波數 利用統計を見る

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Academic year: 2021

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(1)

饅還回路の影像パラメター及び遮断荒波数   となり・発振周波数は(16)式を満足しなければなら   ないので有るから発振周波数は終止抵抗に無関係では   ない。    若し素子損失が零となるやうな極限の場合を考へれ 、 ばC1→0〆C2→・0〆Kr>0となり(16)式は       (RoiRo2十Ri Rg)sinβ= O        (17)   となりβ・=(2n十1)πにて上式を満足する。これがSt   evcnsonの條件である。(13)式から振幅條件式は        Rσ〆μhF(D五f−EG)       −」ξ『『乙2   =1   (18)   であり此場合も損失零の極限を考へれば(18)式は

      ☆嬬監  一・ (・・)

  となり理想的素子の場合と同一結果になる。即ち素子   損失がある場合には発振周波数は瑠,脳に関聯を持ち   発振振幅も簡単には定まらない。素子損失が小さくな   ればなる程、理想的濾波発振器の理諭に近付き、電源   電圧の変動に基く周波数変動は終止抵抗に無関係にな   らんとする。此の事は安定発振の條件である回路のQ   を高める事、又はなるべく回路の固有振動数で発振せ   しむる事と結論に於て一致する。

3結 言

 自励発振器に於て発振周波数を安定せしむる方法に リアクタソス挿入法がある。此れを回路網理論で取扱 つたのがSievensonの濾渡発振器の理論である。此 の理論によれば発振回路は博送帯域に於て(2n十1)T の位相推移を持つやうに設計せらるべきで有る。そう すると電源電圧の変動に伴つて終止抵抗、即ち此の場 合内部定数瑠,Rg(格子漏洩抵抗も含めて)が変化し ても其の変動に無関係に発振周波数は安定すると云ふ のである。然し実験をして見ると判るやうにRg中の 漏洩抵抗を変へると周波数の電源電圧に依る変動が現 れ上記の理論は成立しなくなる。 ’それで筆者は発振回路の素子損失を考へて同じやう に理論を取扱つてみた。其の結果発振周波数は終止抵 抗品iRgに無関係にはならない』無関係になるのは 素子損失が零になつだ極限の場合だけである。此の事 は発振周波数を安定化せしむるためには発振回路のQ を高むべきであると言ふ事と同意義である。  本文は文部省科学研究費の補助によつたものである  附録I       e       の 伝送帯域を考へてθ=」βとおくと

i繧嘉β)一ブ∂(s警菩砺≒ガとなるから

芸一鋤・ぽブM、とげ一元ン告  /

      (b)

芸一嚇ぽ々吉一蹴㎡、き!

依つて本文(5)式から(8)式が得られる。  附録−                 K =一 5−L Lδ+元℃σ (C) (C)式の値は濾波器の形式に依つて夫々異る値を持 つ。(永井、神谷、鱒送回路網学272頁参照) L.P.一一1.五一a(δ十σ 2) H.P.−1. K一Ω(δ十σ 2)  ’ B・P・一旺 K一等(ω ω0−一十一一dio ω)(㌢)          1         _

      ・・=7元∠=ろンLC

(a) (の式を見れば明らかなるやう実在の周渉数に於てK は何れも実数である。  参考文猷 1 抜山、押山、濾波発振器に於ける周波数安定度         信学誌 昭和17年4月 2 G.H.Stveuso Sstabilized Feed dack         oscillator, July 1938〆.B.S.T.J・・ 3 永井健三、神谷六郎、鱒送回路網学272−278頁          (昭22年版)

饋還回路の影像パラメター及び遮斷周波數

1緒 言

普通伝送回路網学に於ては各回路要素は無損失であ るとする。自励発振器の績還回路も同じやうに無損失

であると考へると現象を説明するのに種々な困難に逢 着する。其処で本論3tに於ては回路要素の損失を考慮 Th・lm・g・P・ram・t… and・ut・・ff・f・equ・n・i…f th・feed・b・・k・i・cuit・. Y・・ut・un・. O・hiy。ra。 (一一21−)

(2)

山梨大学工学部研究報告第2號 し数種の韻還回路に就き其の影像パラメt・…タ及び遮断 周波数を計算した。

  2本論

      ロ  濾遊発振器に於ては循還系の増幅定数ゐ=一μとすゐ   の   り からkβ== 1を満足せしむる為には鰻還定薮の位相推 移は(2%十1)πでなければならない。今素子損失を 持つ場合の鯖還系の俵播定数、影像イゾピーゾソス並 に遮断周波数ぼどうなるか計算して見る。此のうち遮 断周波数は発振周波数と川波数安定の僚件を定めるの に是非計算しておかなければならないものである。  次に各発振回路に就いての計算嵜艮を示ず (2・1)Colpitts回路(第1図)       e       ξ乙播定’数θ、zを双

 一一    d鵬,憎.1蔽瀦Llf

       i⊥」・lliV」、..ll一ブ・脳⇔シ∼A一) 、

li

c当

Ls

表iす。taMhed 並に 影像インピーダソス .は開放及び短絡イソ ピ’一ダソスが判明す れば言}‘算か出来る。 隆極側に安定用イソ ダクタソスを挿入し÷:’

ぽi;一弦G(、1、)ぽ)・ ・

  ±・i/{廓rτ、=;δπラあ+(τ…crヰ (2)式の結果から輝波数と位相推移の関係を調べるに は複素平面の間の写像を考へればよい。素子損失を省       e      q        略した場合と同様に処理して先づ拍碗砺=ωとしw     平面とθd平面の写像を考へるのである。傅送帯域を        e 考へed→βとするとW=jtanβであるからWが零の 時b,は零又はπの位相推移を与へる。従つて霞還回務       t      ■ に於てπの位相推移を与へる周波数はλ3叉は入4なる       ロ複素周波数である若しk=一μとするならば持績擬動は 元3がMで成立しなければならない。素子損失ある場

合にも損失なきときと同齢β一誓鮪へる/・灘

を回波の遮断周渉数と定義しても差支へないから(4) 式でλ3及びMは遮断周波数である。損失を持たない素 子の場合は遮断周波数が実数となりθdi−」βとWとの対 応が一平面上示されるか損失あるときにはθ〈i=ソβと複 索周波数入とが対応し簡単に一平面上には表し得ない λ平面上の変化に対しeCt平面の虚軸上の値だけが対応 するものである。  安定なる持績振動はλ31λ4なる遮断周波数が一致 eeたる場合各素子のリアクタソスは夫々釦Z5(1−−」δ)〆元 a, L3(1一ツ’δ)〆元ωC1(1−一プの〆及び元ωC2(1一元σ)とな る。故に送電端より見た短終並に開放イソピPダソス は次のやうに「なる。 短終イソピーダソ橘魂(1−一プδ)(liコつ        (入5一ω2)

、撒イソピゴン砂一処ゴ∼ (1)

      λ          ×⊆三己二ω2)(λ・』一ω3)        λ32一ω2 鋤輪三V2・・/21f

    一礁竃:呉遼忌二二(2)

2。ld=∼/2is2if== LJr(1−」δ) ・/「著二㌃2)↓迂。21(《1−。2) ×シ G㌍。2)(;i…ω2) (3) ;i一 C1十C2 L3CIC2(1一ゴδ、(1 元σ) .り      」一,3十L5

M=

ワ;−L;『てlr1、て1ニラδ)(1一ブの       1   ・    λ5=可rc二ζi二弓示百=元訂一 +(緬crヰL, Cご)て1「ヲ吉一元。, 、 L、’bご)(仁元δ)1、−」の}2一工乙磁』5r。)り (4) した極限、即ち滅衰帯域軸を零とした極限と考へるな らば(4)式に於て入3=入4とおき

       き三ξ }(5)

なる式が得られ、これが周波数安定なる発振回波の素 子間の烈系となる、(5)式で示された槽果は理想的素 子として取扱つたものと一致する。即ち素子損失を考 慮しても、しなくと事安定なる発振をするための各索 子問の條件は同一である。これは素子間の調整をする 時には甚だ都合のよい事である。  扱て侮播定数聞と複素周波数λとの対応を考へると      k=一μとしたときの安定発振をするための周波数複素 周波数になる。逆に実在する実数では(2u+1)πの位 相椎移は得られない。然し持績振動の成立して居る状 態に於て複素筒波数の存在を肯定する実験的事実は何 処にもない。只吾入の知り得ることは実数の周波数が 存在するだけである。  瑛処で3鋤2郷鋤の王至諭に戻つて考へる。其の理論 に於ては為=一μとするからβ=(2n+のπは必然的な結 果として出て来るのである。実際は頗る明瞭なるやう

←−22−)

(3)

韻還回路の影像パラメター及び遮断周波数   に厘=πでありβ=(2nヰ1)πなのである゜言填を        ロ換へればβ一=(2n十1)πを与へるλ3若しくはMなる 複i素周波教で発振するのではなく匝=π+∠β〆β=( 2〃+1)π一∠βなる位相推移を与へる正の実数の周波 数にて持績振動が起るので有る。          即ちλ平面上で考へるとλのある値にてβ==(2n+ 1)πを与へ正の実数斬上のある周波数にてβ=(2〃十1) π一∠βを与へるのである、此の事は物理的に明瞭な ことで有るが(2)式に依つて吟味せんとするならば、       e edi=」βとおき(2)式を満足する正の実数であるλが 存在するかどうかを吟味すればよい。(附録参照)  素子損失のない場合は以上の考察に於て損失係数 δイ及びσを零に近付けた極限として得られこれが理想 的素子よりなるSteveassonの理諭と一致する菜は云ふ までもない。 (2.2)ffartlay回路(’第2図)      ’       此の場合陽極側に        安定用コソデソサー        を挿入したとする、

      s計算結馳獄に示

       す如くである。但し        二つのコイル間の結        合は考へない事にす

      C5    る・

2…÷c霊(毒汀{㌶i三嘗

2サ÷差+三i(・v’・)  }(・)

      .              」          (λ2・一ω2)皇瓢一ω2)       (入23一ω2)

,。▲一/Q+GL・+L・ ・

       LIL2 (㌔一」の(1−」δ)       C3 C5        .    .      (7)      /       (λ23一ω2)(λ24一ω2)       (λ21…ω2)(λ22−♂)(入25一ω2

2。、㌍⊥癌+CsL・L・(1一元δ)

    入 C3C5 L1+L2(1一元σ)       .       _...一.一.−t    (8)     /(…一・・)(え22−・・)(x・・ 一一・・)         (入23−一一一tu2)(入25一ω2) ぼ藷一÷(    Ll十L2LIL2C5(1一ゴδ)(L元σ)+ c、 L2(、一;、)(、…幻)ノ(ムL;6蕊1砺 又 ・・, 。・ 1 ノλ24= 一  C3(」乙1ヰL2)(1一元δ、−」一プσ) ・      1       λ25=万τ,(1一元δ)(・一元。)       ロ 周波数安定條件は λ3= λ4より

  五CDr一硫・」}一一{㌃

〈2.3)陽函同調型回路(笛3図) L1(C3十Cor)(1一ゴδ)(1一元σ)  ・        1 一隅

Lハ㌧

(10)  陽極同調型回路にて格子側に安定用コソデンサーを 挿入した場合の計算結果は次の如し。       サ.       入         (λ22一ω2)         1 Zls嵩        。      ・   C3(1−一元σ)(λ23一ω2)(入42一ω2) 。     入      1 Zlf == E、(・_プ。)(㌦・、一。・ 鋤6∋(‡22−・・)(∼・・一・・)’       (λ23一ω2)(λ2 4一ω2) 「、

J

(11) (12) 2。、ii =: λ c3(1一プσ) _._」、 揮22−‘i’・) (λ2、一ω2)(λ23一ω2)(λ24一ω2 一一一一一 E一一一i13) ;2・=Z、(]3(1 一一元,S)(1_プ。)   ・2 ・        1  〆λ・㍉,C4(1→δ)(・,「 。)(、_戸 。蕊一÷〔(,−i−ii−,,1,.,)(、づ)i「巧;5 (.一一L+_1.乙1C3  L2 C4)±/〔エ 11 /(1− k2)(1づδ)(1−1’の (遠+誌)1−Z、L,C、αこ嵩)2(、...」.)2        M        _.一一   k==        (1−−k)・) Mτ「乙丁(1一元δ)        e      ロ      ド 安定なる條件は入1=λ2より

  C、−C、旦二1

      L2 (1−〃2) となる。 (2・4)格子同調型回路(第4図) (14> +UiLl.IEii▲i二訂覇Q(、三元、)・(、一”。)・}(9) (15)  格子側に安定用コソデソサーを挿入したる場合の計 算結果は次の如しo

(−23 一)

(4)

山梨大学工学部研究報告第2{疲 L,       

.      (入i一ω2)

Z・・FL・(1−」δ)(1“−k2)λ一 `IM,_。・)        ・2

.      (λ;一ω2)

Z1プ=L1(1−」δ)(1−”2)λ一

bl−・・5

吻功δば一/di−t・2)(λ2  cv2 4)

i

 (16)              (λ;一ω2)(λ1一ω2)   7.‥−L!1_給、〆1_ゐ2、 己∠UIU一 @ 一ム ×’   JV1\凸   ”  ’    /(;1−・・)(養一・・)             (λi一ω2)(λi一ω2)  ・2      1 一λ・= k,(C,+α)(1_元δ)(1一元。)r〃・)  ・2      1  λ・=L、(C,+C、)(1_」δ)(1づ。) Xl−L,.C,(      1P−」δ)(1 −7’cr)(、−k2)’;㌔   1      1        M    1 Zl;itil;(1−jt’θ)(1一元σ)・々=元i[言◆Ft−.元δ) (17) s

!㈹

(19)         安定発振の條件はλ1=λ2とおいて得なれる、即ち       C3 k2       (20)

  c4=

      (1− k2)

 3結 言

 自励発振器の韻還回路を構成する各回路要素の損失 を考察すると周知の如く影像イソピーダソスは複素イ ンピーダソスになる、又位相特性を決定する遮断片被 数も亦一般に複素周波数になる。韻還発振器に於て増    ■       . 幅定数le=一μとおくと持績振動の周波数はkβ=1 を満足しなけれぼならないから発振周波数は複素周波 数になる。複素周波数の持績振動は考へられないから 実在の周波数になるためにはlk㌔Tでなければならな い。持績振動の成立してゐるとき、かXる関係にある ことは物理的に明らかであり、此の関係は素子損失を 考慮した回路の位相特性を考へることによつて回路網 理論から見て明らかになつた。  本文は文部省科学研穿費の補助によるものである。

附鋒

tanh・b、 ==.ぽ一のd2−c・2) (。)

      (λ㌍ω2)(λ;一ω2)(λi一ω2)       ロ       .      ぼ 此処にλ1i X2 1 A31 7L41及びλ5は本文(の式に示す如 く複素周波数であるa通過帯域を考へてθα一」βとする とtanhθci =jtanβどなるから(a)式は tanβ、==。運一の(   λ2−一ω2 4). (b)      (入2一ω2 1)(λ;一ω2)(λi一ω2) 饅還回路の位相推移が(7V・hdβ)になるやうな正の 実数のωが有るか否かを瞼討するために(b)式にて β=∠βとしω2につき解いたものがどうなるか調べる (め式を書て改めて     ロ       tan“−dβ(入2ゴーω2)(λ》一ω2)(λ葦一ω2)=ω2(λ9一ω2)       ゆ        (弓一ω2)(c) (c)式に於て 入i−(、±・、)・〔(lel+kl)+†〆(弓+kl)一ゐ1〕        一.1』、。、、(kX+匂)  .       \’ x; ==          ;;一」孝_

・2 臆

λ4 =i1=元戸’       °(1−」δ)2

但しん1、2ρ・亭鑑雛一殼鵠一、

kl−−L、七       2/v! (1:1・δ)2 (k9−k…)・㌔竺ブ、)、

       又線軸の損失係数δとコンデンサe…の 損失係数σとを等しいとした。(の式の値を(の式に 代入しω2=Xの葉数で整理し実数部分と虚数部分に 分離すると得られる方程式は次の如くなる。 (1十tan2∠fβ)X3−KI X2十K2 X−−Kb=0  、        t・(e) 6δ (1十Zα〃2dβ)X2−4KIXδ十2K2δ=・0  ∫ 第(2)式よりX・・ 02は次式となる

x−♂一瓦±

ア(嘉需磁一Qり

飢㌫鑓i㌶;㌫i㌦

K, −tan2 dβ.蕊”2〔1)}「

又之等の式の誘導に於ては次の省酪をした。

  :二1::::蕊: 1(h)

  (1−」、),≒(、一⑰、) / (f)式で根號内は正であるからω2は実数として与へ られる。若し持績振動状態に於ける饅還回路の位相定 数のπからのつれノβが既知であれば其時の発振周波 数は(f)式から決定される。以上によつてコルピッ ツ回路の吟味を終るが同様な方法で他の館還回路に於 ても位相推移が71 ・t liβになるやうな実在の周波数が 存在することが言へる6

’(−24−)

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