無電源発振器と無電源ラジオ

抵抗は雑音電圧を起電しています。　これはいわば周囲にある熱（ 300K 位の高い温度です）を電力に変換していることになります。　その起電圧は
e = sqrt ( 4 * k * T * R * BW ) [Vrms]
です。　k はボルツマン常数、T は絶対温度、R は抵抗の抵抗値、BW は周波数帯域です。

まあ、絶対温度さえあれば何もしなくても抵抗で発電していることになります。

そこで、それを増幅して、その出力を戻してやると、どんどん増幅しますから、無限大の増幅率になって発振します。　 RC で作る発振器は、こうやって抵抗やトランジスタが持っているわずかな雑音を元として増幅し、特定の周波数を選択して正弦波を作っているわけです。

ところで、発電した電圧を増幅するわけですから、その一部を２倍圧整流して電源に利用することにします。
そうすると、例えばウイーンブリッジを使った発振器ですと、右のような回路を考えることができます。　左端の方にある R1 は発電します。　それを増幅します。

放っておくと電源電圧はどんどん高くなりますから、ゼナーダイオードで 6V に制限をかけています。

2SK30A は Idss のばらつきが大きいですからソースに入れてある 5.6k は適当に加減してください。　その下のポットは 22k の半分よりやや小さくします。　発振周波数は 1kHz 辺りをねらいました。

エッ？　作ってみたけど動かない？　どうしてかな、、、、

それでは、別の提案です。
右の回路は、一番強く受かる放送局の電力を利用して、それを６倍圧整流して高圧（と言っても数ボルト）の電圧を得て、それを電源として FET 増幅回路を動かす例です。

n 倍圧の整流回路はコッククロフトと呼ばれている回路です。　雷の実験をする装置にも使われています。

K30A のソース抵抗は調整してドレインの電圧が電源電圧の 2/3 程度になるようにしてください。
ショットキバリアダイオードは検波用の順方向電圧降下の小さいものを使ってください。

Happy April Fool's Day !

［後日追記］
いや、まじめな話、、、、
右のようなのではどうですか。　難点はピンチオフが丁度 0V にある N-MOSFET がなかなか見つからないことですが、あれば多分動くと思うのですけどね。

B-class にして電力を節約し、反対側の音声波形も入れるためにプッシュプルにしています。　音声のない時に十分電源を貯めるため、100u を使っています。
フォラムでの議論を反映しました。

N-MOS は Advanced Linear Devices の ALD110800 が使えるかもしれませんね。　４つ入っていますから２パラにして gm を上げると良さそうです。

［2018年10月1日　追記］
読者の方が、この==>forum 記事で 3SK143 を紹介くださいました。　無電源ラジオの回路もあります。

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もひとつ似たような話題提供：

車の窓を開けて走ると強い風が入ってきます。　まあ、車を固定座標系に取ると、外界が動いているわけですから風があるわけですが、この風を利用して屋根に風車を付けて発電します。
そうすると、ただで発電しますのでエコロジーというわけです。　この発電した電力で携帯を充電したり、室内灯をともすとバッテリーから電力を取るよりもエコになります。

京都のエコロタクシーという会社がやっています。
　==> http://www.ecolo21.com/
その風車の写真
　==> http://k-tai.impress.co.jp/cda/article/news_toppage/23944.html

風車やその周りの部品による空気抵抗を押しのけて車を前進させるにはガソリンがいるかな？　発電装置は質量 m があるだろうけど、 F = mα だけの力は何で出すのだろう。　風車や発電機や配線材を生産したり、将来廃棄するにはエネルギーや資源を使うかな？　　うーん
もちろん社長さんはそんなことは百も承知でしょう。　マスメディアに取り上げられることによって知名度が上がることの方が重要です。

小学生のとき、モータで発電機を回し、発電した電気で元のモータを回すことを思いついたことがあります。　もちろんすぐに実験してみました。