オペアンプの帰還部分が抵抗とコンデンサにより構成される発振回路を言います。Rコイルや水晶振動子を用いないため低周波での発振が容易です。しかし、その反面ひずみが生じやすく、発振周波数の安定性もあまり高くないなどの欠点もあります。RC発振回路においてひずみを少なくするためには、ループ利得を限りなく1に近づける必要があります。

今までの記事で、オペアンプには様々な使われ方があることを説明してきました。(発振回路、比較器、A-D変換など)まだまだ他の使い方はありますので、本記事でも引き続き紹介していきます。オペアンプは、足し算、引き算の使い方をすることができます。

比較電圧$E_r$とアナログ電圧を入力する構成に変わりありませんが、直列に繋がっています。また、オペアンプの間には、比較電圧側には抵抗が存在します。すると、どうなるでしょうか。比較電圧側は、下の段に行くほど電圧が下がります。よって、一番上の段では$v_i<E_r$で0(FALSE)だった出力が、どこかの段でTRUEになりそうです。

コルピッツ発振器増幅器(MOSFET)の先にコンデンサが並列に、コイルが間に直列に入っている回路です。与えられた微小信号モデルにより、下記の等価回路に置き換えることができる。

発振条件の定義とは、下記になります。ループ利得AHが下記の2つの条件を満たすこと。発振条件：$Re(AH)>1$ (振幅条件とも言われる。)周波数条件：$Im(AH)=0$

まず、抵抗値が2RとRに分かれているのには理由があります。2Rと2Rの並列回路が存在するとき、合成抵抗がRになるためです。これを用いると、最下段の2R*2Rの並列抵抗をRに合成できます。(緑枠の領域)上位側の抵抗Rとくっつけると、また2R*2Rの並列抵抗が出来上がります。(ピンク枠の領域)

トランジスタ(またはMOSFET)をエミッタ接地(ソース接地)で多段接続し、電流利得を大きくした回路です。電流利得について、エミッタ電流増幅率を$\beta$とすると、接続した段数分だけ乗算して増えていきます。これを、問(1)を解くことで見ていきましょう。

カスコード回路とは、トランジスタを２つ直列に接続した回路です。ベースを接地し、下段のトランジスタに電圧を入力するのが特徴です。２つ直列に接続していることから、1つだけの場合と比較して電圧利得が大きい・・・と考えますでしょうか。実は、利得は微減します。ですが、メリットもあります。(3)で詳細に見ていきます。

図1,3のように、同じ回路を並列に接続し、異なる電圧源を入力。その電圧差を増幅する回路です。(電圧を足し合わせた場合の利得を考える場合は、同相利得と呼ばれます。)オペアンプを使用した場合もありますが、本問では、トランジスタとMOSFETを対象にします。

コレクタ電流$I_c$が大きくなった時、$R_2$の電圧降下が大きくなる。コレクタ電圧が小さくなり、ベースコレクタ間の電圧差が小さくなる。ベース電流$i_B$が小さくなるため、コレクタ電流$I_c=h_{fe}{i}_B$が小さくなる。以上のフィードバックがかかるため、安定になる。