汎用発振基板の製作および実験

動機
オークションで不明のコイル類が、偶然に多数かつ安価に入手できました。
フィルタらしき物も多く、当局にとっては宝の山です。
これでしばらく遊べます。
出品者様に大感謝です　<m(__)m>

と言う訳で、各種不明コイルをバラして見る事に・・・
すると、IFTらしきものには巻き方等に暗黙の法則みたいなものが存在する気がします。
とは言っても、各ピンの使い方はそれぞれで、１ピン（底から見て左下のピン)
だけは巻スタートがほとんどでした。
しかし、中間タップが２ピンだったり６ピンだったり、無だったりとさまざま・・・
同調用コンデンサ無もかなり多かったです。
共振周波数は11MHZ帯用が多く、中波用OSCや455KHZIFTも多かったです。
最も多いのが50～80MHZのFM用？でした。
さて・・・　(-。-)y-゜゜゜

不明のLC共振回路を接続すると、とりあえず発振する回路
オシロに同軸ケーブル直接接続で観察可能な、低インピーダンス出力付
とりあえず、455KHZ IFTからＨＦ帯コイルまでで使用するのが目的です。
そんな小道具があれば、ジャンクコイルの利用等にちょっと便利かな・・・
と言うのがきっかけで、RF発振回路の実験も兼ねて簡単にできると思っていました。
所がそこは初心者の常、実際は結構ハマりました・・・　(-_-メ)

回路構想
目的から単純に考えると、コルピッツ発振回路で構成するのが良さげかな。
そして、その発振出力をエミッタフォロアで外部出力する。
と言った所でしょうか。
周波数は400KHZ～30MHZ程度を想定します。

予備実験（画像は取り忘れました・・・）
まずはブレッドボードで発振回路の実験をしました。
使用するトランジスタは、最初ジャンク箱に長年転がっている２ＳＣ９４５にスポットを当てようかと思ったのですが、２ＳＣ１８１５の方がＲＦ特性が良さそうなので、こっちで組みました。
ブレッドボードですので、後で交換してみても、どちらも変わりませんでした・・・
折角ですから、いろいろ発振回路を組んでみました。
中波帯用赤コイルならあまり問題無いようですが、10.7MHZのIFTを使用した場合、
ベース接地発振回路ならば、比較的きれいに発振してくれました。
その回路は「発振回路その１」の発振部分のみです
基本的にブレッドボードでは異常発振が起こり易いようです・・・



ランド法基板で実験基板を製作してみた

ブレッドボードで評判の良かった？ベース接地増幅回路にしました。
左記回路図の様にコレクタ側にＬＣ共振回路が入る構成です。

実験回路その１
ベース接地コレクタ同調形コルピッツ発振回路となるのでしょうか（長い・・・）
簡単な回路なので、そそくさに製作して、通電しました。
ちゃんと発振はしますが・・・ところが、問題発生・・・
バッファ段のエミッタフォロアで、十数ＭＨＺ以上では信号ががっくりと減衰するのです。
ここは低インピーダンス負荷を想定して、コレクタ電流を１３ｍＡ程度流していました。
2SC1815はコレクタ電流を多く流すと、３００ＭＨＺ位のｆｔは確保可能と思っていました。
よってHF帯ならば大丈夫と思ったのですが、うまくいきませんでした・・・
やはり、高周波増幅となると、ｆｔだけで判断するのはダメな様です。
これはTRのどのパラメータが影響しているのか現在の当局の技量では解りません。
VHF以上用の石を使うのが良い様で・・・

実験回路その２
発振部はそのままでも良かったのですが、2SC1923に交換
バッファ段は2SC1907にすると、減衰なく出力するようになりました。
オシロに同軸ケーブルで直接接続しても発振回路には殆ど影響しません。
よって、発振波形観測がとてもやり易いです。

共振回路への接続部は、みのむしクリップを取付けました。
これは異常発振の原因の一つになりそうですが・・・
帰還コンデンサ部は、当初固定値だったのですが、差し込み端子に変更しました。
これは秋月電子で購入した2.54mmピッチのピンソケットを使用しています。
よって、適当なコンデンサを自由に差し込む形にしました。
これにより、中波帯～ＨＦ帯の共振回路も広範囲に発振できます。
ここに適当なコンデンサを挿入する事により、コイルのみでも発振できます。

補足・・・と言うか・・・失敗談です・・・
実は最初、実験回路01を穴あき基板で製作したのでした・・・
エミッタフォロアがダメだったので、その基板上でftの高いTRに交換、
そして、ある程度実験を進めました。
すると、出力波形も乱れ気味、異常発振の条件もゆるいと言う結果に。
よって、GNDを広くするのと、回路定数を変更する事にしました。
この時点で、最初の基板はボツとなりました・・・　(^_^;)
そして今度は、ランド法基板に実験回路02を組立て直しました。
この基板は安定して発振動作しました。
とは言っても、条件によっては異常発振を起こします。
しかし、再現性が高く、安定？して異常発振を起こします。

発振実験してみると・・・　（実験回路その２）

コルピッツ発振回路ですので、帰還コンデンサはC1とC2とで構成されています。
このコンデンサが共振コンデンサの一部となってしまいます。
よって、なるべく小さい容量にしないと、発振周波数がかなり低くなってしまいます。
しかし、一見発振しなくなる小さい容量の場合、オシロの感度を上げて観測すると、
数mV～十数mVで異常発振している事があります。
その周波数は数十MHZ～200MHZ位までにカウントしています。

①455KHZ IFT（共振コンデンサ付）の場合
C1=100PF～470PF、C2=470PF～0.001uFでとりあえず発振
その周波数は300KZ～400KHZです。
この条件でこの程度の周波数で発振したら、455KHZIFTだと言う事になりそうです。
C2はC1よりかなり大きくした方が波形が綺麗になります。
と言うか、C2が小さいと波形がかなり汚くなります。
C1･C2の容量と比率を変えて実験しましたが、きれいな波形は得られませんでした。
このIFTを巻直して他に応用する事は無いと思われます。

②中波用発振コイル(赤コイル）
共振用コンデンサ無なので、結構幅広く発振します。
C1=C2=200PFで、1200KHZ前後の発振となります。

③7mm角10.7MHZ IFT（共振用コンデンサ付容量不明）
この周波数帯のジャンクRFトランスは個性がとても多いです・・・
見た目は10.7MHZのIFTでも、10MHZ～100MHZの共振周波数
共振用コンデンサも、あったり無かったり。
ピンもさまざまで、１ピンだけは概ね同じでした・・・
基本的に、本基板に接続したから共振周波数が一発で判明する事は無いです。
とりあえず、10.7MHZのトランスと分かっている場合の実験です。

C1=10PF～50PF、C2=10PF～100PF、C1<C2
この条件で8MHZ～9MHZで発振すれば、10.7MHZのIFTと言えるのではないでしょうか。

この発振回路は共振回路のL/C比がかなり大きくても、しぶとく発振するようです。

④10mm角10.7MHZ IFT（コイルのみ）
5MHZ程度～15MHZ程度まで幅広く発振可能です。


⑤TOKO　55MHZ IFT？ ツボコア タイプ　共振用コンデンサ付
DIPメータではコアを回すと50MHZ～60MHZ程度まで共振します。
それで、基板に接続すると発振周波数が20MHZ～30MHZとなります。
共振用コンデンサ無にし、この基板に接続すると、
幅広く30MHZ程度～50MHZ程度の発振が容易にできます。

結果
不明コイルやインダクタだけでも広範囲に発振し、面白いです。
インダクタの場合は概ね計算値と合った発振をします。
コイルとC1,C2との組合せによっては、VHF領域まで、簡単に発振します。
ただ、わに口クリップを使用したラフな構造もあってか、
60MHZ以上の発振は、だんだん異常発振との区別が付かなくなって来ます。
構成上、水晶発振の実験はできません。

これは、共振回路を接続すると言うより、発振回路を作る時等に、
その不明コイルを接続し、目的周波数に合った共振コンデンサを決める。
と言った使い方が良いような・・・

今度はベース同調型コルピッツ発振回路で実験

前回作製した発振基板は結構遊べました。
その他いろいろ単純な実験をしてみたのですが・・・
きれいに発振する発振回路と、その基板は難しい事に今頃気が付きました。
今度はまず、中波帯でコレクタ接地コルピッツ発振回路の実験をしてみる事に。

回路図からお判りのように、良く使用される発振回路です。
実験回路のTRはIC=3mA程度流しています。
すると・・・うんともすんとも言いません・・・ (-_-;)
回路定数をあれこれ変えてみた所、無事発振にこぎつけました。
そこで、この回路は増幅器の入力インピーダンスがある程度高くないと動作しないのでは？っと言う事に気が付きました。
と言うのは、最初VCC=6V、IC=3mAで、バイアス抵抗のために入力インピーダンスが低くなっていました。
その低インピーダンス入力にLC共振回路が接続されていたのです。
その辺の組合せが良くない感じです。

何も考えずに、IC=0.5mA程度にバイアスを変更した所、発振しました。
発振した時はベースに行く合成バイアス抵抗は数十キロΩ程度となっていました。
あれっと思い、今度はコレクタ電流は同じ程度だが、合成バイアス抵抗を数キロΩにしました。
すると・・・やはり発振しません。
エミッタ抵抗も色々変更しましたが、あまり影響ないようです。
やはりベースに行くバイアス抵抗の影響が大きい感じです。
じゃあ、入力インピーダンスの高いFETを使用すれば良いのでは・・・



ＦＥＴによるゲート同調型（ドレイン接地）コルピッツ発振回路

まずはブレッドボード上でＦＥＴに置き換えて予備実験してみました。
2SK241Yを使用し、中波ラジオ用のOSCコイル（赤）を使用してみた。
これはうまく発振しましまた。
ただ、バイアス用のソース抵抗は大きめの方が良いようです。

と言う訳で、２ＳＫ２４１と２ＳＣ１９０７の組合せで、基板上に組立てる事に・・・
前回同様ランド法基板で製作しました。
以前の基板での回路は、帰還コンデンサをソケットに挿入してました。
よって、コンデンサの変更により、かなり広範囲に発振させる事が可能でした。
今回もソケット方式で帰還コンデンサの妥協点を探ってみました。
出来れば、固定コンデンサで、1MHZ～30MHZ程度までを発振可能としたいけど

帰還コンデンサの実験　（実験データは駄測定室参照）

C1は小さくすると低域で異常発振(間欠発振)に移行します。
ここは当初、固定コンデンサにして実験を進めていました。
ところが、色々弄ってみた所、発振させるのにC1は不要となった・・・
後ほどソケットに変更し、短絡状態として実験し直しました。

C1とC4についての実験
中波用発振コイル(赤コイル)を本基板に接続
比較設定
C1=短絡とし、C2=C3=220PFとした。
これで、RF出力1.7Vpp　1.17MHZのRF出力
C1を挿入実験
C1=5PF、10PFでは発振せず
C1=22PFで90mVのサイン波出力
C1=50PF、100PF、220PFでは間欠発振に移行
C1=470PF、0.001uF、0.002uF、0.01uFでは正常発振出力

以上より、C1はとりあえず無くてもいいや、と言う事に・・・
ただ、ソケットはあれば実験に使えると思われるので、そのまま残す事に

C4について
これは、小さければ小さい程発振周波数に影響しなくなります。
しかし、小さすぎると数百KHZでの発振出力が、か細くなってしまいます。
5PF～50PFまで実験してみた結果、10PFを妥協点とし、固定としました。

RFトランス(コイル)発振実験
使用したもの
①10mm角455KHZのIFT（共振用コンデンサ付、白コア）)
②10mm角中波用OSCトランス（共振用コンデンサ無）
③7mm角10.7MHZ IFT(共振用コンデンサ付)
④10mm角10.7MHZ IFT（共振コンデンサ無）
⑤10mm角55MHZ RFトランス(共振用コンデンサ付)
その他

結果
C1=短絡、C2=22PF～50PF、C3=220PF程度
これで400KHZ前半で発振していれば、455KHZのIFT
2MHZ前後で発振していれば、中波用局発コイル、
10MHZ前後～12MHZ程度なら10.7MHZのIFT、
と言えそうです。
C1=短絡、C2=無～5PF、C3=無
これで発振するなら、40MHZ～80MHZのRFトランス
と言えそうです。
この場合、30MHZ後半～50MHZ程度で発振が多いです。

水晶発振実験

使用したもの
3.58MHZ、10MHZ、15MHZ

C1=短絡、C2=33PF、C3=33PF
水晶はコイルの様にどうこう言わずに、上記条件でとりあえず発振します。
コンデンサの容量によって、周波数がわずかに変化します。
低い周波数の手持ち水晶が無いのが残念です。


結果
C1、C2、C3を固定コンデンサとするのは、汎用性が無くなり無意味となりました。
ソケット方式では汎用性が高く、コイルを巻くのに便利な小道具と成り得ます。
発振基板Ａと発振基板Ｂで比較した場合、
Ａ基板の方が発振し易いようで、発振するコンデンサの限度範囲が広いようです。
しかし、コイル巻等での実使用はＢ基板の方が使い易い感じです。

結局・・・

通常の実験では、実験回路４で必要十分と言う事になりました・・・
それで発振しないのなら、実験回路２を使えばいいや。
帰還コンデンサ固定は上手くないので、ソケットのままにしました。
これでも被測定コイルが中波用か10MHZIFTかそれ以上かは判別できますし、
ジャンクコイルを接続して、目的のコンデンサを決める予備実験用途に使えます。
これでも無いよりはマシ程度には役に立ちそうです。
LC回路の共振周波数はディップメーターで調べるのが合理的と言う結果に・・・
しかし、これはこれでコイル巻の実験では、便利に使えそうです。