電子回路11【電験3種 理論】発振回路の発振条件（同相・Aβ≧1・正帰還）を判別する！令和4年度下期 A問題13 完全解説

今回は令和4年度下期 理論科目 A問題13を解説します。正弦波を出力する発振回路について、発振が持続するための位相条件・振幅条件・帰還の種類を問う穴埋め問題です。

発振が持続するには、増幅回路の入力と帰還回路の出力が同相（位相条件）で、ループ利得Aβが1以上（振幅条件）である必要があります。これは正帰還回路です（バルクハウゼンの発振条件）。

出題のポイント

令和4年度下期 理論科目 A問題13：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 理論科目 【電子理論（電子回路）】 令和4年度下期 A問題13

　図1は、正弦波を出力しているある発振回路の構造を示している。この発振回路の帰還回路の出力端子と増幅回路の入力端子との接続を切り離し、図2のように適当な周波数の正弦波V_iを増幅回路に入力すると、次の二つの条件が同時に満たされている。

　1. 増幅回路の入力電圧V_iと帰還回路の出力電圧V_fが(ア)である。

　2. 増幅回路の増幅度|V_o/V_i|をA、帰還回路の帰還率|V_f/V_o|をβと表すとき、(イ)である。

　図1で示される発振回路は、条件1より(ウ)回路である。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)及び(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	(ア)	(イ)	(ウ)
(1)	同相	Aβ≧1	正帰還
(2)	逆相	Aβ≦1	負帰還
(3)	同相	Aβ<1	負帰還
(4)	逆相	Aβ≧1	正帰還
(5)	同相	Aβ<1	正帰還

ポイント解説：位相条件（同相）＋振幅条件（Aβ≧1）＝正帰還

発振が持続する条件（バルクハウゼンの条件）は二つ。まず位相条件：増幅回路の入力V_iと帰還回路の出力V_fが同相（(ア)）であること。同相で帰還されるので入力を強め合う。

次に振幅条件：一巡（ループ）利得Aβが1以上、すなわちAβ≧1（(イ)）であること。帰還電圧が入力電圧以上になり振動が持続・成長できる。入力と出力が同相で帰還されるので、この回路は正帰還（(ウ)）回路。よって(ア)同相・(イ)Aβ≧1・(ウ)正帰還の(1)。

問題の解説

STEP1　(ア) 位相条件

入力V_iと帰還出力V_fが同相。同相で帰還されると信号を強め合う。

STEP2　(イ) 振幅条件

ループ利得Aβ≧1。帰還電圧が入力以上で振動が持続する。

STEP3　(ウ) 帰還の種類

同相で帰還＝正帰還。よって(1)。

答え：(1)

まとめ

(ア)	同相（位相条件）
(イ)	Aβ≧1（振幅条件）
(ウ)	正帰還回路
答え	(1)

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