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最初にラジオ少年の電池管４球スーパーのキットを組み立ててから２年が経過しました。
この間にオリジナルのＡＭラジオを１０台以上を製作しチャレンジする内容も無くなってきました。
そこで、これまで手を付けていないＦＭラジオに挑戦してみようと思いました。
ただし、知識も能力も欠けるので実用的なラジオを作るのは困難でした。
結果は△でしたが私自身の記録として結果を残すことにしました。
電池管ラジオが実用性に欠ける点は幾つもあります。
まず、寸法、重量が大きい事があげられます。
ただ、私は電池管ラジオを持ち歩く事はありません。
ラジオを持ち歩く必要があるときは市販のポケットラジオを使います。
電池管ラジオは部屋の中で簡単に移動できるポータブルラジオとして製作しています。
次の欠点は市販のラジオに比べ高価であるという点です。
この点に関しては「趣味」であるという事で無視します。
最も気になるのは電池の持ちです。
そこで、最初、球数の少ない超再生受信機を検討してみました。
半導体の場合、ＦＴが５００ＭＨｚ以上の素子が容易に（しかも安価）得られるので比較的容易に実現可能
と思われます。（実際に試した事はありません。）
ところが手持ちの電池管でＶＨＦ帯で使えるのは５６７６しかなく、３００ＭＨｚ程度までとのことですので
微妙なところです。
さらに受信調整はＢ電圧を可変し、比較的高い電圧とＷ数の大きい可変抵抗が必要で面倒です。
結局、スーパーヘテロダインにしました。
ＦＭ周波数の局部発振なら５６７６で十分可能なはずです。
ただし、球数が増えるので電池の持ちが悪くなります。
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回路図は完成品をイメージしたもので実験回路ではＤＣ／ＤＣコンバータやイヤホンジャック等は付いていません。
局発はコルピッツ回路で発振管は５６７６です。
受信周波数を７６ＭＨｚ～９５ＭＨｚとし、局発周波数を受信周波数－１．７ＭＨｚとしました。
中間周波数を１．７ＭＨｚに下げ、少ない増幅段数でゲインが稼げるように考えました。
受信周波数にイメージが出ますが当地はＦＭ局数が少ないので問題ないと判断しました。
局発は安定に発振しますが、回路インピーダンスが高く、周波数カウンタを接続するとカウンタの入力容量が影響し、周波数が
下がってしまいます。
カウンタの入力容量は１０ＰＦですが、これに０．５ｐＦのコンデンサーを直列に接続しても周波数に影響があります。
ＡＭラジオで使われる発振回路（何という名前か知りません）にして二次巻き線側にカウンタを接続すれば周波数に影響しない
のではないかと思い、試してみましたが思わしくありませんでした。
混合と２段の中間周波増幅は５６７８を使いました。
検波はＦＭ検波では無くＡＭのスロープ検波です。
性能は落ちるとは思いますが、スロープ検波でも聞こえるそうでアマチュア的には使われている例もあります。
私的には回路を簡単にしたかった事と最近に解体した自作ラジオから１ＡＧ５が採れた事によります。
終段は出力管を使いましたが負バイアスを必要とするのでＢ電源の電圧利用率が悪くなります。
実験的なラジオですので５６７８を０バイアスで使った方が良かったと思います。
回路にはＤＣ／ＤＣコンバータが書かれていますが、万が一実用的なラジオが出来た時のもので、現状ではＣＶＣＣで試験して
います。
ＣＶＣＣ電源は逆接続する可能性があるのでＤ２は保護用です。
Ｐ－ＭＯＳも電源逆接続防止用ですが、この回路では１２００ｕＦのコンデンサの保護になっているだけです。
３５０ｍＡのヒーター電流を流した時、電圧降下がどれくらいか確認する為に入れてあります。
ＣＶＣＣ電源の逆接続に対する保護だけならＢ電源のようにダイオードを逆並列に接続すれば十分です。
実は調整中にＡ電源とＢ電源を間違えて接続してしまいました。
もし、電池で調整していたら真空管のヒーターを全部焼損して大損害を出していたところです。
ＣＶＣＣ電源で電流を１５ｍＡに絞っていたので問題有りませんでした。
ラジオが完成していないのでＤＣ／ＤＣコンバータの製作はしていません。
ラジオのＢ電源は５０Ｖ７ｍＡを必要とします。
寸法に余裕があれば１．５Ｖ電源でも効率８０％位のコンバータ は製作が可能です。
この場合、ＰＩＣマイコンを使用しＰＷＭ制御２５ＫＨｚ程度でトランスを駆動します。
ＰＩＣマイコンを駆動するために補助電源で３．３Ｖを作ります。
入力電圧１．５Ｖの時、入力電流３００ｍＡ程度になります。
ヒーター電流３５０ｍＡと合わせて１．５Ｖ６５０ｍＡ程度となるので単１電池で２０時間程度の放電時間となります。
（電池応用ハンドブックによります）
特性グラフの終止電圧は０．９Ｖですので実際の使用時間は１０時間程度と思われます。
アンテナコイル
φ１ｍｍのスズメッキ線で製作しました。
直径は１８ｍｍ程度です。
アンテナ同調コイルが巻き数２．５回、アンテナリンクコイルが巻き数１．５回です。
巻き数が少ないのでインダクタンスの微調整が出来ず、失敗作です。
バリコンに直列コンデンサーを接続し、同調容量を減らして巻き数を増やす必要がありそうです。
局発コイル
こちらもφ１ｍｍのスズメッキ線です。
直径１０ｍｍで巻き数は７回です。
バリコン
「ラジオ少年」で購入したものです。
安価なジャンク品ですが綺麗で状態の良いものです。
ＡＭの２連親子バリコンとＦＭ３連バリコンが組み込まれていますがＦＭセクションだけ使用しました。
ＩＦＴ
ＡＭ用の１０ｍｍ角のＯＳＣコイル（赤コア）の巻き線を全て除去し０．０６ｍｍのＵＥＷで巻き直しました。
巻くのは同調コイルだけで二次巻き線はありません。
巻き数は６０～７０だったと思いますが１．７ＭＨｚに共振出来れば良いのでコアの位置や外付けコンデンサーで調整
出来ます。
製作したあと共振周波数を確認し１．７ＭＨｚに合わせておきます。
回路に取り付けた後、ディップメーターで共振周波数を測定するのは困難です。
理由はシールドケースに覆われているからです。
同調コイルと直列に検出コイルを接続し、これに共振コンデンサーを並列に接続します。
検出コイルにディップメーターのコイルを通してディップする周波数を求めます。
周波数はＩＦＴのコアを回して調整します。
検出コイルのインダクタンスは同調コイルのインダクタンスより、ずっと小さいので無視できます。
出力トランス
ラジオ少年のＢＴ－ＯＵＴ－１Ｍを使いました。
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|---|---|
| 製作したラジオ | 局部発振回路 |
製作後トラッキング調整をするのですが、これがなかなか大変です。
トリマコンデンサーとコイルの伸縮で調整するのですが、上手くいきません。
特にアンテナコイルは改良の余地があるとおもいます。
とりあえず電源を入れバリコンを回してみました。
数カ所で同調する気配はあるのですが音は出てきません。
トリマを調整していると１個所で実用的な音量で放送が聞こえました。
放送局はＳＢＳ（静岡放送１４０４ＫＨｚ）です。
回路的には１４０４ＫＨｚが受信出来る要素はありません。
アンテナ回路で同調しませんし、間違って変換されてもＩＦＴを通りません。
結局、静岡県中部地区のＦＭ補完局（９３．９ＭＨｚ）であると判断しました。
ＡＭ局とＦＭ局で放送内容に差が無いので区別は付きませんがＡＭ放送が聞こえる方が不思議です。
ということで１局だけですが一応ＦＭ放送が受信できたという事になります。
アンテナ端子に３０ｃｍ程度のビニール線を付けると少し音が大きくなります。
これ以上の成果を上げるにはコイルの作り直し等が必要になると思います。
市販のポケットラジオ（ワイドＦＭ対応の安物）でＦＭ放送を聞いてみました。
ＳＢＳ ＦＭ補完局 ／ 焼津市 高草 ／ ９３．９ＭＨｚ ／ １ＫＷ
最も電波の状態が良く、アンテナを収納した状態で良好に受信出来ます。
今回、試作した電池管ＦＭラジオで実用的に受信出来たのは、この為です。
ＮＨＫ ＦＭ ／ 静岡市 日本平 ／ ８８．８ＭＨｚ ／ １ＫＷ
アンテナを伸ばした状態でノイズ無く受信出来ます。
ＫＭＩＸ ／ 静岡市 日本平 ／ ７９．２ＭＨｚ ／ １ＫＷ
アンテナを伸ばした状態で受信出来ますが少しノイズが入ります。
ＫＭＩＸ ／ 島田市 牧之原 ／ ８５．９ＭＨｚ ／ １００Ｗ
ノイズが多く、実用的ではありません。
真空管ＦＭラジオは同調コイル、局発コイル共、自作する必要があるのですが空芯コイルの為、再現性が悪く、トラッキングを
取るのは至難の技です。
また、球数が多いのでＡ電池の電流が増え、この点でも実用性に欠けます。
今度は回路が簡単で球数が少ない超再生ＦＭラジオを試してみました。
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バリコン
２４ＰＦ＋２４ＰＦのＦＭ用２連ポリバリコンでトリマは最小にしてあります。
同調コイル
単３電池に１ｍｍのスズメッキ線を巻き付けて７回巻き中点にタップを付けて給電しています。
コイルに関しては知識、経験、再現性に欠けます。
アンテナリンクコイル
単３電池に１ｍｍのスズメッキ線を巻き付けて３回巻き。
アンテナはかなり重要な要素だとは思いますが知識がありません。
１．５ｍ位のワイヤーを半田付けしました。
ＲＦチョーク
これも知識が無く適当です。
現状はＴ－３７＃１２コアに０．４ｍｍＵＥＷを巻いて２ＵＨ程度にしたものを２個直列にしています。
低周波トランス
山水のＳＴ－２２です。
イヤホン
セラミックイヤホンです。
アンテナとして１．５ｍのワイヤーを付けるとＳＢＳのＦＭ補完局が受信出来ました。
この局に限っては雑音も少なくイヤホンでは実用的に聴くことが出来ました。
他の局は受信の気配だけで受信には至っていません。
とりあえず低周波増幅を付加した回路図を書き実装してみました。
試作基板は予め低周波増幅部のスペースを確保してあったので回路を追加するだけです。
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低周波チョーク
山水ＳＴ－３０
出力トランス
山水ＳＴ－３０の鉄心とコイルの隙間に０．１６ｍｍのＵＥＷを５０～６０回巻き、二次巻き線としました。
回路図では低周波増幅に６０８８を使用していますが、とりあえず中古の５６７８を装着しています。
５６７８は低電圧ではプレート電流が流れにくいので音が小さくなる可能性があります。
若干、不要な部品が付いています。
低周波回路を空きスペースに追加しただけなのに９３．９ＭＨｚが受信できなくなりました。
コイルの近くに配置したボリュームの金属ケースが影響しているのかもしれません。
時間もないので今回は打ち切る事にします。
という訳で、今回は失敗の記録になりましたが、同じ事を繰り返さないためにも失敗の記録は重要です。
超再生ラジオは成功していませんが回路が簡単なので暇なとき追試をしたくなります。
前回の回路と殆ど変わっていませんがアルミシャーシに収めてロッドアンテナを付けてみました。
結果は前回と同じで電波状態が良好な１局を実用的に聴くことが出来たのみです。
調子が良ければ低周波増幅、スピーカー駆動をする予定でしたが途中で断念しました。
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バリコン
２４ＰＦ＋２４ＰＦのＦＭ用２連ポリバリコンでトリマは各々、半分入れてあります。
同調コイル
直径１６ｍｍ、長さ３８ｍｍ程度のベークボビンに０．８φのＵＥＷを４回巻き、中点にＲＦチョークを
介して給電しています。
アンテナリンクコイル
０．８φのＵＥＷを２回半巻いてＢＮＣ結栓に接続しています。
アンテナ
収縮時１２０ｍｍ、伸長時５０５ｍｍのＢＮＣ接続のロッドアンテナ。
ＲＦチョーク
ＦＴ－５０＃６１コアに０．２６ｍｍＵＥＷを２本ツイストしたものを巻いて２０ＵＨ程度にしています。
低周波チョーク
山水のＳＴ－３０です。
イヤホン
セラミックイヤホンです。
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|---|---|
| 製作中のラジオ | 製作中のラジオ |
現状では検波出力のみです。
この状態で静岡放送（ＳＢＳ）のＦＭ補完局（９３．９ＭＨｚ）のみ実用的に聴けます。
この後、低周波１段＋出力管１段増幅すれば実用的な音量でスピーカーを鳴らす事が出来る筈です。
ただ、選局は少々、面倒です。
補完局の出力は１ＫＷで直線距離は５Ｋｍ程度だと思います。
他のローカル局より条件が良いです。
他の局は受信の気配だけで受信には至っていません。
以前、途中で投げ出していた電池管ＦＭスーパーの続きを試してみました。
シャーシーは前回のものを流用しました。
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中間周波増幅は３段になっています。
ただし、１．７ＭＨｚの中間周波増幅で３段も増幅するとゲインが大きすぎ、低周波のブロッキング発振を起こしたので
１段をバイパスしています。
今後１０．７ＭＨｚの中間周波を試した時のために回路は残してあります。
検波は相変わらずスロープ検波ですがＦＭ検波の知識経験がないためです。
多少、性能は落ちるかもしれませんが、とりあえず普通に聞こえます。
前回、検波管の１ＡＧ５を使いましたが、１ＡＧ５は手持ちが少ないのでダイオード検波にし、１ＡＧ５は製作済みラジオの
保守に回しました。
入力同調回路、局発回路は若干、回路変更、構造的な変更をしています。
出力は出力管を使用し、逆バイアス用の電圧で電源表示用のＬＥＤを点灯しています。
Ｂ電源はＤＣ／ＤＣコンバータを使用する予定ですがラジオ自体が未完成の状態ですのでＣＶＣＣ電源を使って
調整しています。
この為、＋－逆接続防止用に１Ｎ４００５ダイオードが入れてあります。
Ｂ電源とＡ電源を逆に接続しても電源側で電流が制限されるので大丈夫です。
電池で動作させた時はヒーター電流に３９０ｍＡ、ＤＣ／ＤＣコンバータに３５０ｍＡ程度の電流が流れるので
アルカリ単１電池１本で１２～１５時間の使用時間と予測します。
局発回路は他のサイトがアップしていた回路を真似た物ですが、発振が不安定で、周波数カウンターを接続したりすると発信が
止まったりしました。
そこで今回、市販のディップメーターの回路を参考にして作り直しました。
結果、局発は安定して発振するようになりました。
同調回路はトラッキング調整がし易いように変更しました。
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|---|---|---|
| 製作中のラジオ | ラジオ内部 | 操作面 |
ラジオは未完成ですのでケースに入れるのは早いのですが、ケースに入れないで調整すると回路を壊しやすいのでケースを
作りました。
ロッドアンテナを固定したいという思いもあります。
ただ電源部（ＤＣ／ＤＣコンバータ）はまだ作ってなく、外部電源を使用しています。
進歩はありました。
今まで聞こえなかったＫＭＩＸ（７９．２ＭＨｚ）やＮＨＫＦＭ静岡（８８．８ＭＨｚ）も聞こえるようになりました。
ただし、ノイズや歪みが感じられ、実用的には若干、問題があります。
実用的に聞こえるのは、電波状態の良い静岡放送のＦＭ補完局という状況は変わりません。
現在、中間周波数は１．７ＭＨｚになっています。
１０．７ＭＨｚの中間周波数では大きなゲインは得られないだろうと思った為です。
たしかにトランジスタポケットラジオ程度の感度は得られるようになりました。
しかし、良いことばかりではありません。
現在、当地ではＦＭラジオはＮＨＫＦＭとＫＭＩＸ、静岡放送ＦＭ補完局の３局だけです。
ただし、ＫＭＩＸとＮＨＫＦＭは２つの中継局の周波数が入力出来るので合計５個所で同調するはずです。
ところが中間周波数１．７ＭＨｚでは局発の１．７ＭＨｚ高い周波数と１．７ＭＨｚ低い周波数が入力出来てしまいます。
同調点は２倍の１０個所になってしまいます。
それでなくても面倒なトラッキング調整が余計に煩わしくなります。
次は局発を１０．７ＭＨｚにして再度、挑戦するつもりです。
ゲインは落ちると思いますが、現在、中間周波増幅段が１段、遊んでいる事と、もう少しトラッキング調整を詰められるのでは
ないかという期待があります。
電池管ＦＭラジオもトラッキング調整を正確に行えば何とか聞こえるのではないかという所まで来ました。
ただし、全ての周波数範囲でトラッキングを取るのは容易ではありません。
同調回路、局発回路のインダクタンスの調整はコイル間隔を変化させなければなりません。
現在、中間周波数は１．７ＭＨｚですが、どうしても特定周波数をマクロ的に合わせてしまうので、全体が見渡せません。
イメージ周波数が発生するのも嫌な点です。
中間周波数を１０．７ＭＨｚにすれば多少は見通しが良くなるのでは思い１０．７のＩＦＴを試してみました。
上図が今回使用したＩＦＴの等価回路です。
私が分解して調べたものです。
ＩＦＴを付け替え、局発周波数を再調整したのですが、中間周波数が増幅出来ないようです。
５６７８の周波数特性というよりＩＦＴのインピーダンスが低すぎるのではないかと予想しました。
インピーダンスを上げるにはインダクタンスを大きくし、キャパシタンスを小さくします。
１０Ｋボビンに０．１ｍｍのウレタン線を７０回ほど巻き、試してみました。
今度も動作しません。
分布容量が増えてＱが下がってしまったのかもしれません。
ラジオでＩＦＴの動作を確認するのは面倒なので、ＩＦＴの性能試験器を作り、性能を確認してから
ラジオに取り付けることにしました。
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上の試験器で試したところ以下の定数でゲインが出ることを確認しました。
最善の回路という訳ではありませんが、これでＩＦＴを製作し、ラジオに付けて見ようと思います。
ただし、１０Ｋボビンを消耗してしまったので、注文する必要があります。
現在、多忙ということもあり、実際、確認出来るのはしばらく先になりそうです。
上の写真は今回使用した１０Ｋコアです。
左からシールドケース、外側コア、内側コア、ボビン。
シールドケースを一旦、嵌めると、なかなか外れず、無理して何個も壊しました。
電池管でＶＨＦまで発振できるものは５６７６くらいしか手に入りません。
１Ｒ５でコルピッツ発振をさせたものは、よく見かけますが余程、コイルを上手に作らないと駄目な様です。
以前、ＦＭスーパーを試作した時、５６７６のコルピッツ発振を使い、何とかローカル局３局を聴く事が出来ました。
ただし、アンテナ同調コイル、局発コイルの製作が難しく再現性がありません。
コイルのインダクタンスはコイルの間隔を調整するのですが受信範囲を合わせ込むのは至難の技です。
前回の試作でも受信範囲は中途半端なものでした。
今回、ＦＣＺ－１４４コイル（コピー品）で発振出来ないか試してみました。
真空管
５６７０
ヒーターチョーク
ＦＴ－５０＃４３に０．４ｍｍＵＥＷを巻いて３００ｕＨにしたもの
発振コイル
ＦＣＺ－１４４（コピー品）
トリマコンデンサー
通常のセラミックトリマは３６０度回転し見た目で容量が推測出来ないので下の写真のトリマを使用。
上の回路図はハートレー回路だと思います。
ＦＣＺコイルの巻き線は一次と二次を直列に結線します。
直列に接続したときインダクタンスが加算されるような接続とします。
二次巻き線にはヒーター電流が重畳します。
一次巻き線と二次巻き線の耐圧は問題になりません。
Ｂ電圧はもっと高くしたいのですがコンデンサーの耐圧で４８Ｖにしています。
Ａ電源、Ｂ電源は電池では無くＣＶＣＣ電源とし、Ａ電源は１３０ｍＡ、Ｂ電源は５ｍＡに絞っておきます。
発振コイルの二次巻き線に１２０ｍＡのヒーター電流が重畳するので心配したのですが安定に発振しました。
実験回路では最低７４．５６ＭＨｚ、最高１２２．４１ＭＨｚでした。
最初、低い周波数で発振が止まる現象が見られたのですが、これは自作周波数カウンタの感度不足が原因でした。
カップリングコンデンサーの値が１ＰＦと小さい事も原因になっています。
周波数カウンタの電源電池を新品に交換したところ感度が上がり、最低端も表示出来ました。
周波数範囲は並列、直列に固定コンデンサーを付加する事やコイルのコアの出し入れで調整します。
電源電圧を変化させると僅かに周波数が変化しますが問題無い範囲だと思います。
ただし３５Ｖ以下では変動が大きくなります。
発振回路を中波のスーパーで使用した回路に変更してみました。
一次コイルと二次コイルの位相が逆になっている可能性があるので入れ替えてみても駄目でした。
真空管ＦＭラジオは未だ納得出来るものが出来ていないので再度挑戦するつもりで回路検討をしています。
前回は局発回路の検討をしました。
今回は共振周波数を確認する回路を検討しました。
現時点では有効に使えるかは判りません。
本当は実際の使用後に記事をアップすべきですが時間が経つと内容が薄らいでくるので製作した時点でアップします。
使い物にならなければ記事を削除します。
前回は共振コイルが空芯でしたのでディップメーターが使えたのですが今回はＦＣＺコイルを予定しているのでディップメーター
が使いづらいです。
高周波信号発生器とレベルメーターで共振周波数を検出しようと思った訳です。
感度を上げる為に電源電圧を５Ｖに昇圧しました。
増幅した信号でメーターを振らせるだけなので負荷のチョークは大きめの値にしました。
簡単な治具でも使い易くするために１００円ショップのプラケースに入れました。
安価な中国製メーターは以外と奥行きがあり使いにくいです。
「電池管ＦＭラジオの実験」というタイトルでスタートした、この頁ですがＶＨＦで使える手持ちの電池管は５６７６しかなく
直熱菅ですので回路が限定されます。
ここでは傍熱管で局部発振回路を試してみました。
Ｂ電圧は３５Ｖという低い電圧です。
従って低い電圧で電流が流れやすい真空管を選定する必要があります。
ここでは６ＡＫ５を使いました。
この回路で安定に動作します。
動作電流は２ｍＡ程度です。
類似管で低電圧用の６ＡＪ５は差し替えて同じように使えました。
ただし動作電流が２．７ｍＡ程度に増えます。
３極管の６ＡＢ４（ピン接続が異なる）では０．９ｍＡしか流れず動作しませんでした。
この球では高い電圧が必要になります。
局発コイルはトロイダルコアＴ－３７＃１０に０．４ｍｍＵＥＷを６回巻き２Ｔにカソードタップを置きます。
＃１２コアでも動作すると思いますが試していません。
＃１２コアはＡＬ値が小さく巻き数が多くなるので巻き数の調整が楽になると思います。
いずれにせよ空芯コイルのようにコイル間隔の微調整でインダクタンスを変える事は出来ません。
発振周波数範囲はバリコンと直列、並列コンデンサー（付属トリマ）で決めるしかありません。
並列コンデンサーはバリコン付属のトリマコンデンサーに発振管、ミキサー管の入力容量、分布容量が加算されます。
ここではミキサー管の入力容量を周波数カウンターの入力容量に置き換えています。
並列容量が多いと周波数範囲が狭くなります。
直列容量（回路図のＣ１）は外付けのコンデンサーで値が小さくなれば可変範囲が狭くなります。
直列容量＞＞バリコンの最大容量であれば直列容量は省く（直結する）ことが出来ます。
今回は２２ＰＦ→４７ＰＦ→１００ＰＦと交換して以下の周波数範囲となりましたが必要であれば微調整
出来るようにします。
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|---|---|---|
| 実験回路 | 最低周波数 | 最高周波数 |