ハートレー発振回路

ハートレー発振回路とは

ハートレー発振回路は、インダクタンス（コイル）とキャパシタンス（コンデンサ）を組み合わせたLC発振回路の一種です。この回路の最大の特徴は、タンク回路と呼ばれるコイルとコンデンサの並列回路から、コイルの中間点を通して信号を帰還させる点にあります。

具体的には、一つのコイルの中間点にタップを設けるか、直列に接続された二つのコイルの中間点から信号を取り出し、トランジスタや真空管などの増幅素子に帰還させることで発振を生成します。この発振回路は、1915年にラルフ・ハートレーによって発明され、1920年に特許が成立しました。

回路構成

ハートレー発振回路は、基本的に以下の要素で構成されています。

コイル（インダクタ）: 一つのコイルの中間点にタップを設けるか、直列に接続された二つのコイルを使用します。このコイルは、発振周波数を決定する上で重要な役割を果たします。
コンデンサ（キャパシタ）: コイルと並列に接続され、タンク回路を形成します。このコンデンサも発振周波数の決定に関与します。
増幅素子: トランジスタや真空管などが用いられ、帰還された信号を増幅します。
帰還回路: コイルの中間点から増幅素子へ信号を帰還させるための回路です。

ハートレー発振回路の利点

ハートレー発振回路には、以下のような利点があります。

発振周波数の可変性: 可変コンデンサを用いることで、発振周波数を容易に変更できます。この特性は、ラジオの選局などに応用されています。
出力振幅の安定性: 発振周波数を変化させても、出力の振幅が比較的安定しています。これは、回路設計において非常に有利な点です。
帰還比の安定性: タップ付きコイルを使用した場合、帰還比が一定に保たれるため、発振条件の設計が比較的容易です。

ハートレー発振回路の欠点

一方で、ハートレー発振回路には以下のような欠点も存在します。

正弦波の歪み: 純粋な正弦波を発振させるには、回路の設計に工夫が必要です。特に、高調波成分が含まれやすいという課題があります。

利用例

ハートレー発振回路は、その構造のシンプルさと安定性から、様々な電子機器に利用されています。

ラジオ受信機: 特にFMラジオの局部発振回路として、広く用いられてきました。可変コンデンサを使用することで、選局が容易に行えます。

関連する発振回路

コルピッツ発振回路: ハートレー発振回路とは異なり、一つのコイルと二つのコンデンサで構成される発振回路です。コンデンサで帰還を得る点が特徴です。
アームストロング発振回路: 別のタイプのLC発振回路で、トランス結合を用いて帰還を行います。
クラップ発振回路: コルピッツ発振回路の改良版で、周波数安定性を高めた発振回路です。

まとめ

ハートレー発振回路は、LC発振回路の一種として、その単純な構造と安定性から、様々な応用分野で活躍しています。特に、ラジオ受信機における選局機能は、この回路の恩恵を大きく受けています。技術の進歩に伴い、より高精度な発振回路が開発されていますが、ハートレー発振回路の基本的な原理は、今もなお重要な役割を果たしています。

参考文献

Radiotron Designer's Handbook, 4th edition

外部リンク

Hartley oscillator, Integrated Publishing

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