再生回路
増幅回路の利得を調整する方法の代表的なものは、再生回路内の真空管やFETなどの増幅素子に加える電圧を可変抵抗器で変えるものである。三極管やFETではプレート電圧やソース電圧を、五極管ではスクリーングリッド電圧を変えることで増幅度を変化させる。電圧の上昇に従い増幅度も上がるので再生の調整ができる。五極管がよく使われた時代、スクリーングリッド電圧による再生の調整は一般的な方法で プレート電圧を変える方法より安定度も高く、再生回路にハートレー発振回路のような帰還比を変えられない回路を使う場合に用いられた。
また、1920年代頃の再生受信機では真空管のヒーター電圧を変えることで利得を変化させ再生を調節する方法も使われた。当時の真空管は特性のばらつきが激しく、さらにヒーター用に使う電池の電圧も低下していくため、適切なヒーター電圧に調節できるよう真空管のヒーター回路にレオスタット(2端子の可変抵抗器)を接続するのが一般的だった。このレオスタットを利用して再生のかかり具合の調整を行った。ヒーター電圧やプレート電圧を変化させる方法は調整の特性にヒステリシスがあり再生の調整が難しくなることがある。
超再生検波回路の使用例として有名なものに、第二次世界大戦中にドイツで使われたFuG202リヒテンシュタインレーダーや同時期のアメリカ軍の敵味方識別装置がある。この頃の日本でも、海軍の艦隊内VHF通信用無線機としてほとんど全ての艦船に装備された海軍90式無線電話機 など多くの無線機で使用された。
再生検波回路と同様、超再生検波回路もスーパーヘテロダイン受信機が一般的になった1950年代以降は使われなくなり、ラジコンや無線式のガレージドアなど高い性能が要求されない一部の用途でのみ使われた。しかし単純でLSI化しやすく消費電力が低い特徴のため、近年になって低価格、超低消費電力が要求される近距離用の低〜中ビットレート無線通信システムへの応用が広がり再び注目され始めた。最初は低価格が要求される車のキーレスエントリーシステムなどに使われ、その後コンピュータの周辺機器、近距離用センサーネットワーク、通信機能付きインプラント などに使われている。 受信部が400 μW程度で動作するなど、超低消費電力なものが多い。
ラジコンや無線式リモコンなどOM/OFFのみの単純な動作をする回路では超再生回路が電波を受信していない状態ではクエンチングによって発信しているのをダイオードとコンデンサを使ってDC出力として取り出すことでリレーを常時ONにしておき、信号が乗っていない電波を受信するとノイズが止まってOFFになる単純な回路として応用されていた。これは特定の周波数の電波を受信するとONになる単純な仕組みだった為に近くに強い電波を出す発信源があると誤作動したので玩具や自動ドアなどの誤作動が問題にならない用途に用いられていた。
これに対し五極管(ペントード、Pentode)を用いた3球の再生式ラジオ受信機は三ペンの名前で呼ばれた。
この頃に並三という呼称はまだない。この当時、三極管のみを用いた3球式受信機は感度が悪く送信所から近距離の場所でしか使えず、市販のラジオ受信機として一般的な構成ではなかった。
その後、ラジオ受信機用の真空管として五極管が一般的になり三極管が使われなくなっても並四の名称は受け継がれた。第二次世界大戦が終わり多くの電機メーカーがスーパーヘテロダイン受信機を作るようになった1950年代以降も、自作ラジオ向けの再生検波回路用コイルが「並四コイル」の名前で販売されて有名になり、多くの無線雑誌で並四の名称が一般的に使われるようになった。また三ペンという名称は使われなくなり、戦前に三ペンと呼ばれていた受信機は並三の名称で呼ばれるようになった。
この伝達関数から中心周波数での利得、Q値、バンド幅はそれぞれ以下の式になる。
| H r e g ( ω 0 ) | = α 1 − α {\displaystyle |H_{reg}(\omega _{0})|={\frac {\alpha }{1-\alpha }}}
Q r e g ( ω 0 ) = Q 1 − α {\displaystyle Q_{reg}(\omega _{0})={\frac {Q}{1-\alpha }}}
B W r e g = 2 π ω 0 Q r e g = B W ( 1 − α ) {\displaystyle BW_{reg}={\frac {2\pi \omega _{0}}{Q_{reg}}}=BW\left(1-\alpha \right)}
これらの式より 1-α の値が 0 (発振状態)に近づくにつれ、回路全体の利得は急激に上がり、Q値も上昇してバンド幅は元の値より狭くなることがわかる。例えば 1-α の値が 0.01 の場合、利得は元の回路の100倍になり、Q値と選択度も元の回路より100倍良くなる。
また、再生検波回路を同調回路と負性抵抗の組み合わせとしても理解することができる。同調回路として使われるLCR回路は内部に抵抗成分を含むため、入力された信号成分のエネルギーが増えることはなく、また同調回路のQ値にも限界があるため選択度がよくない。