RC発振器の結合系に見られる同期現象の解析とその応用に関する研究

• 研究課題/領域番号: 11750316
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 情報通信工学
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 茂呂 征一郎 福井大学, 工学部, 助手 (00303363)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2000年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 1999年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 結合発振器 / RC発振器 / ウィーンブリッジ発振器 / コルピッツ発振器 / 同期現象 / 位相パターン / トランジスタ発振器 / 相互同期 / チップ化 / オペアンプ / トランジスタ / 結合発振器ネットワーク

研究概要

これまで発振器の結合系に見られる相互同期現象について盛んに研究が行われてきた.近年この発振器の結合系をメモリやニューラルネットワークへ応用しようとする試みが報告されるようになった.報告者らはこれまでにRCウィーンブリッジ発振器を1つの抵抗で結合した回路に見られる同期現象を報告し,そのシステムが実用性の高い回路であるとして注目してきた.本研究はこのようなRC発振器の星形結合系をネットワーク状に結合したシステムを提案し,メモリやニューラルネットワークに応用していくことを目的としている.昨年度はオペアンプで構成されるウィーンブリッジ発振器の結合系を2次元格子状に拡張したネットワークを提案し,星形結合系と同様,3相および同相同期が見られ,各発振器の位相によってネットワーク内の各発振器が3個のクラスタに分類されるという現象を確認した.しかし,発振器をオペアンプで構成する場合,オペアンプに多数のトランジスタが含まれており,ICチップ化する場合にチップ面積の利用効率が悪くなるという問題点が考えられる.そこで本年度は,報告者らはウィーンブリッジ発振器をオペアンプを用いず,トランジスタ2個といくつかの抵抗とコンデンサのみで構成し,それらを1つの抵抗で星形結合したシステムを提案し,そこに見られる現象を調べた.また回路の動作の高速化のため,工学的に広く利用されている高周波発振器である,コルピッツ発振器の星形結合系を提案した.これらのシステムでは,オペアンプを用いたシステム同様,各発振器の位相がずれて同期するような現象が見られるため,初期状態の変化によって多くの安定な異なる位相状態を得ることができる.特にコルピッツ発振器を用いたシステムでは回路の高速化や小型化が実現できた.したがって,本システムはニューラルネットワークやメモリへの応用に有用であることが確認された.

研究成果

• [文献書誌] Seiichiro Moro,Tadahshi Matsumoto: "Synchronization phenomena in coupled system of RC transistor oscillators"Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS 2000). Vol.1. 663-666 (2000)
• [文献書誌] Seiichiro Moro,Tadashi Matsumoto: "Various kinds of coupled networks with Wien-bridge oscillators"Proc.of International Symposium on Nonlinear Theory and its Application(NOLTA 2000). Vol.2. 547-550 (2000)
• [文献書誌] 柴田圭吾,茂呂征一郎,松本忠: "異なる形態の星型結合系が混在する結合発振器ネットワーク"電子情報通信学会技術報告. NLP2000-122. 43-48 (2000)
• [文献書誌] 茂呂征一郎,松本忠: "RCトランジスタ発振器の星形結合系に見られる同期現象について"電子情報通信学会技術報告. NLP2000-123. 49-54 (2000)
• [文献書誌] 茂呂征一郎,松本忠: "コルピッツ発振器の結合系に見られる同期現象について"電子情報通信学会技術報告. NLP2000-162. 111-116 (2001)
• [文献書誌] 茂呂征一郎,松本忠: "RC発振器による結合発振器ネットワーク"電子情報通信学会論文誌. Vol.J84-A,No.3. 425-429 (2001)
• [文献書誌] 茂呂 征一郎: "ウィーンブリッジ発振器の結合ネットワークにおけるクラスタリングについて"電子情報通信学会技術研究報告. NLP99-18. 31-36 (1999)
• [文献書誌] Seiichiro Moro: "Synchronization and clustering of phases in coupled network with Wien-bridge oscillators"Proceedings of European Conference on Circuit Theory and Design. vol 1. 357-360 (1991)
• [文献書誌] 茂呂 征一郎: "大規模結合発振器ネットワークにおけるパターン形成について"電子情報通信学会技術研究報告. NLP99-106. 25-30 (1999)
• [文献書誌] 茂呂 征一郎: "ウィーンブリッジ発振器の結合系に見られる位相の同期とクラスタリング"第9回インテリジェント・システム・シンポジウム講演論文集. 351-355 (1999)
• [文献書誌] Seiichiro Moro: "Synchronization and pattern formation in a large size of coupled oscillators networks"Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications. 779-782 (1999)
• [文献書誌] Seiichiro Moro: "Synchronization phenomena in Coupled system of RC transistor oscillators"Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems. (発表予定). (2000)