トーシローの電子回路

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16Dec
- トランジスタ（回路設計6）
  エミッタ接地回路の増幅度を大きくしたい、前回作ったアンプのように物足りないと感じた場合はいくつかの手段を使って解決しますそのうちの１つ、エミッタバイパスコンデンサです手軽さは随一です、１つのコンデンサと抵抗を追加するだけですおさらいも兼ねて新しいトランジスタを使ってまた回路設計をしましょう少々見辛いかもしれませんが大方の計算式と今回の回路図です、この図にある計算式は以前のものと同じものですよく見るとエミッタ抵抗が２つの抵抗に分けられて、その間にコンデンサがGNDにつながってますこれが増幅度を多く得る為の工夫です、ただ欠点もありますそれはエミッタバイパスコンデンサによって周波数がカットされてしまうことです主に低域周波数がカットされてしまいます、その為ある程度コンデンサの容量を大きくしなければなりません簡単なカットオフ周波数の計算式です1÷2π×EBC×RE1=fcとても47uFでは低域までカバーできませんね…大容量が必要なのが分かります（今回の回路で9Hz程度）このようにコンデンサと抵抗を１つ加えるだけで大きな増幅度を得ることができそうですさらに周波数特性も良くなおかつ大きな増幅度を得たい時は負帰還増幅回路を使いますしかしこのままではイヤホン、ヘッドホン、スピーカー等で聞けないのでインピーダンスを下げる回路を作って簡単なステレオアンプを目標にして作成を続けてみましょう
09Dec
- 工作に使うもの
  今回は工作に必要なものを紹介していきます、中でも自分でよく使うものなので他にも便利なものがあるかもしれません量が多いので文字だけの紹介になりますまた工作を始める際に一気に購入するのは辛いものがあるので少しずつ必要なものを集めていくことをお勧めします『ハンダコテ』半田を溶かしてパーツどうし、基板とパーツをくっつけるのに必要です温度を設定できるものから一定温度だけのものも値段はピンから切りまで。温度が高すぎると熱に弱いパーツは壊れてしまうので200℃程度のものが良いと思う、温度が設定できればなお良いです『ハンダ』高温になると溶ける合金。パーツ、線、基板など様々なものをくっつけるのに必要『ハンダコテ置き』高温状態のハンダコテを安全に置いておくのに必要なもの、不安定なものをコテ置き場にすると危険を伴うことも『ハンダ吸引器』失敗したハンダを溶かして吸い取るスポイトやピペットのようなものパーツを取り外しリサイクルする際にも活躍する。様々な種類がありハンダコテと一体化してるものは高額だが便利『ヒートクリップ』熱に弱い部品のリード(足)に挟み熱からパーツを保護する。価格は安いので１つは持って置きたい『ペンチ』パーツのリード（足）を曲げたり切ったり、またハンダ付けしてる際にパーツをおさえておくのにも便利『逆作用ピンセット』力を込めると開き、何もしていないと閉じているピンセット。パーツなどを持ったままハンダ付けするのに便利『ニッパー』パーツのリード(足）を切るのに使う、ハンダ付けした後の余ったリードを切るのにも必要『ハサミ』線を切ったり、コードの被膜を取るのに使う。買わなくても家にあるかも『サポートスタンド』ハンダ付けする際に基板をクリップで固定してくれるもの、これがないとハンダ付けが結構面倒なので買って置きたい一品。線に予備ハンダするのにも重宝する『洗濯バサミ』基板にリードなどをぴっちりくっつけたい時に使う、熱に弱いのでダブルクリップでも良いかもしれない。価格も安くあると意外と便利『ドライバー』ジャンク品を分解したり基板取り付け用の半固定抵抗の調整に必要『電動ドリル』完成したアンプをケースに入れる際やはり自分で加工しなければならない、その際の穴開けに必要。ピンからキリまであるが鉄板に穴を開けられるパワーは欲しいところ。ドライバービットがあればジャンク品を分解するのにも便利『ドリルビット』電動ドリルに取り付けて穴をあける時に必要。中でも様々な大きさの穴を開けられる『ステップドリル』は便利『カッター』基板を加工する際に必要。紙フェノール基板なら数回切れ目を入れるだけで簡単に折ることができる。ニクロム線、ポリエステル銅線などのメッキも剥がせるがその機会は少ない『ヤスリ』ケースの加工に必要、四角い穴を開けたり、ばりをとったりするのに使う。ルーターという電動ヤスリもある。『テスター』アナログとデジタルの二種類あり値段は測定できる種類により変動することが多い。精度がよく多種多様な測定ができるテスターは高い。コイル、コンデンサ、抵抗、Hfe、電圧、電流は測定したいところ。アナログテスターは目盛りが針になっており正確な数値を読み取るのに不便だが電圧、電流の変動をリアルタイムに観察することができる強みもあるが、やっぱり目盛りが読み取りにくい…『電卓』最近ではスマートフォンの電卓が便利に感じてしまう、中には有料アプリで非常に便利なものある。卓上電卓かスマートフォン慣れている方を使うのが良い。両方使うのも意外と便利『小物入れ』パーツを保管するのに必要。数値別、容量別に保管するとなると超大量に必要。100円均一で揃えるのがコスト的にベストかもしれない『メモ帳と筆記用具』買わなくても自宅にある事がほとんど端書をするのに必要、このデジタルのご時世なのに意外と使う。ホワイトボードやミニ黒板などは100円均一にも売っており繰り返し使えるので非常に便利だが、何かの拍子に勝手に消えてしまうこともあるので注意が必要『オシロスコープ』波形を観察するのに必要。価格が高くなかなか購入の踏ん切りがつかない。1ch、2ch付いているものが観察に便利『可変電源』ICチップを使い自分で作ることもできる。一桁から30Vくらいまで可変できるものが多い。そのうち本ブログでも作るかも『ルーペー』コンデンサやOPAMPの小さな印字を読むのに必要。他にハンダ同士がくっ付いてないかを確認するのにも使う。『ブレッドボード』ハンダ付けなしで回路の実験ができる優れものパーツをボードに挿して使う。初めての回路工作にはうってつけの逸品。他にも様々あると思うのですが今回はこの程度にしておきます青文字をネットで検索して今自分に必要なもの吟味してゆっくり集めていけば自然と必要なものが集まっているでしょう。
02Dec
- トランジスタ（回路設計5）
  前回作った1石アンプ(エミッタ接地)を観察してみましょうまずは増幅度です、計算ではおおよそ2倍になっている予定です(負荷抵抗=470Ω)骨董品のオシロスコープで観察しているのでカメラで直撮りしましたおおよそ2倍に増幅されてしますね次は20〜20000Hzまで(人間の可聴範囲内)綺麗に出力できているかをフリーソフトの『WaveSpectra』で観察してみましょう実はWaveSpectra使うのは今回が初めて…20〜20000Hzまで綺麗に増幅できていそうですね(若干山なりになっているが)ついでにTHDも見てみましょうTHDは0.17%と思った以上にいい数値です(1000Hzにて）これでエミッタ接地回路の設計はほとんど終わったも同然です次は、エミッタ接地回路の増幅度をさらに増やしたいときどうすればいいのか？エミッタバイパスコンデンサについてやります
25Nov
- トランジスタ（回路設計4）
  前回で設計が終わったので組み立ててみましょうまずは工作に必要なものですはんだとはんだコテです、まずこれがなければ話になりませんあと写真にはないのですがコテを置いておくコテ置きも必要ですテスター類です、無くても設計・工作できますが抵抗値、Hfe、コンデンサの容量を測ったりするので非常に便利ですパーツと基盤です、これもなければ工作出来ません、写真にあるのはコンデンサ類、抵抗、トランジスタです。ジャンクからの取り外し品もチェックして使用可能だったら使いまわしています買っても大した金額ではないので（汎用トランジスタ10〜100円、汎用抵抗一本1〜10円、汎用コンデンサ類は10〜100円）新品を買ったほうが動作、耐久度的にも安心かもしれません(電解コンデンサは電解液が蒸発して容量が抜けていたりする）生産終了品、オーディオ推奨品、高精度品、最大定格が大きいパーツなどは値段が高いですそれでは前回作った回路を元に組み立ててみましょう手元に100uFがなかったので220uFを使用しましたあり合わせのパーツで作ったのでちぐはぐですが1回路分の増幅回路が作れました1回路分のこの回路で何ができるのか？基本的には音声信号の増幅です１回路だとモノラル(ラジオの初段増幅、ギターアンプなどの楽器類の初段増幅、マイクアンプなど)2回路分あるとステレオオーディオのアンプとして活躍しますとはいえまだまだ実用できるレベルではありません次回はこの回路の電位、電流、増幅度の解析をしてみましょう
18Nov
- トランジスタ（回路設計3）
  今回はカップリングコンデンサとバイパスコンデンサを決めていきましょうまずはカップリングコンデンサからですカップリングコンデンサの役割はバイアス回路で一緒になってしまった直流成分と交流成分を分離する為と周波数を制限する為のものですオーディオ関係で特に注意しなければならないのはカップリングコンデンサによるハイパスフィルタの形成ですコンデンサの容量が少ないと低周波がカットされて出力されなくなってしまいますカットされる周波数の計算方法は上の画像の通りですハイパスフィルタを形成する箇所それではカップリングコンデンサを100uFとして計算してみましょうC1が形成するハイパスフィルタの計算の時は必ずRA1,RA2を並列抵抗と考えてから計算してください（今回の回路では2.1875KΩ）この並列抵抗の値はそのまま入力インピーダンスともなりますC2ですこちらの抵抗値は接続される機器、回路の入力インピーダンスを計算の抵抗値に設定してくださいインピーダンス（抵抗値）が低い場合はコンデンサの容量が多くないとカットされる周波数が増えてしまいますですが今回は例外的にヘッドホンをつなぐ想定なのであまり気にしなくても構いません通常インピーダンスを下げる為の回路が今回の回路の次に接続されます。その回路の時にコンデンサの容量を上げましょう次はバイパスコンデンサですバイパスコンデンサは簡単に考えると回路自体の動作を安定させる為のものですC3は大電流が必要になった時に電源だけでは賄えない分を担当する仮電源のようなものですなのであまり容量を小さくしすぎると意味がなくなってしまうのでなるべく大きな容量にしましょう。C4はノイズ成分をGNDに落とすため(回路にノイズを流しこまないため)のコンデンサですおおよそ0.1uF程度のものを入れる回路が多いです、ノイズ成分に対してインピーダンスが下がるようなコンデンサを選んで使いましょう(低周波回路ではあまり深く考えなくていいかも...)次回実際にエミッタ接地回路を組み立てて動作を観察してみましょう
10Nov
- トランジスタ（回路設計2）
  前回掲載した表を使って抵抗類の数値を決定していきましょう一応今回のページにも載せておきますその前に使用するトランジスタを決めてしまいましょう、hFEやVBEが分からなければ設計が進めません初めは汎用品を使ってみましょう、今回はFAIRCHILD社のBC548を使用します。もちろん他の汎用品で設計してもOKです。直流電源電圧は12Vにします。ただトランジスタの絶対最大定格を越さないように設計してください。絶対最大定格については後ほど詳しく説明する予定です。先に説明した方がいいような…次はコレクタ電流を決めましょうオーディオアンプならMHZ帯を気にしても意味はないですが、今回は参考、目安程度にグラフはBC548のデータシートよりIC(コレクタ電流 )が決まればIB,IA,IEが計算できます。このように少しずつ計算を進めて回路の設計をしていきます。計算をするとき四捨五入をして切り上げても切り下げてもいいです、お好みで計算を進めてください例えばIB=0.00004662Aこれを…0.000047Aや0.00005Aでもいいと思います。私はあまり四捨五入はしない派ですが最終的に抵抗値でぴったりの値が無いのであまり意味が無いような気がします…それでは計算の続きに戻ってエミッタ抵抗とコレクタ抵抗を決めますエミッタ電位と温度抑制についてはまた後ほど詳しくやる予定ですオームの法則を使ってささっと計算してみましょうRE=99.77Ω RC=250Ωとなりました、この時算出した抵抗値とまるっきり同じの抵抗はなかなか売っていません（たまに売っている抵抗とぴったりになることも）その時は妥協して一番数値と近いものを選んで購入するか、合成抵抗で近い数値を作るかのどちらかです少しずつですがそれらしくなってきましたねRCとREの比で増幅度が決まります、一旦ここで計算してみましょう250Ω÷99.77Ω＝2.5倍になりそうですねちょっと増幅がもの足り無い感じがしますね、でもそんな時に使える技がありますが…それはもう少し先で紹介します。次はバイアス電圧とバイアス抵抗を決めましょうブリーダー電流IAは先ほど計算したのでオームの法則があればささっと算出できますねさあいよいよ出来上がってまいりました残るはカップリングコンデンサとバイパスコンデンサです今回は長くなってしまったのでまた次回続きをやっていきたいと思います
04Nov
- トランジスタ（回路設計）
  誰でも簡単に理解、作成ができるよに解説していければと思いますまず回路設計、作成に取り掛かる前に最低限設計、作成に必要なものをリストアップしてみました（他にも色々あるかもしれませんが…）まず回路を設計する上で電源電圧を自分で決めなければなりません電源電圧が低すぎてもダメで、高すぎてもパーツの入手、選定が面倒になってしまいます抵抗の電圧降下などを考慮すると電源電圧が12Vほどあると設計に余裕ができると思います次にトランジスタのHFEとVBEですHFEは大凡の数値がデータシートなるものに記載されています、できればテスターなどで計測できた方がいいですVBE（ベース-エミッタ間電圧）はトランジスタがON動作…動き始めるのに必要な電圧だと考えて問題無いと思います(ダイオードの動作と同じもの）基本的なトランジスタなら0.5〜0.7V程度となっているはずです。設計を始めて間もない頃は深く考えなくていいです、トランジスタの中にダイオードが入っていてそれがONにならなければ動作しない…程度の理解で十分だと思いますHFE、VBEと電源電圧が分かればほぼ設計の準備が整ったというところですあと設計の際に計算をするので電卓あると便利です、最近では難しい計算をやってくれるサイトやスマートフォンアプリもあるようなので自分で探して見るのもいいと思います-------------------------------------------ちょこっとまとめ------------------------------------------・電源電圧は自分で決める、初めての頃は12V前後が程よい（直流電源）・トランジスタのVBEは0.5〜0.7V トランジスタの中にはダイオードが入っている・HFEはデータシートから読み取るかテスターで計測する------------------------------------------------------------------------------------------------------------次は各箇所の計算です、ざっと表にしてみましたこれで程々の精度で回路設計ができるはずですC1,C4の決定方法は後ほど紹介する予定です、C2,C3はバイパスコンデンサと呼ばれるもので動作を安定させるものです、これも後ほど紹介します。では次回表に載っている計算で各数値を決定したいと思います
27Oct
- トランジスタ（増幅動作）
  トランジスタはどうやって増幅を行なっているのか？トランジスタはベースから入力された微弱電流で大きな電流をコントロールする素子その動作を上手く利用して電圧を増幅していますベースから感知した電流よりも遥かに大きいな電流が電源からコレクタ-エミッタに流れます、その時コレクタに抵抗を挿入する事により電圧出力を得る事ができます（エミッタ接地回路で考えています。）簡単に考えると…小さな電流で大きな電流がコントロールできる、これを客観的に見た時増幅動作として捉えられるというだけですしかしトランジスタは身一つで動く事ができません抵抗、コンデンサ、必要であらばダイオードなど様々な電子部品を使って動作させなければなりませんトランジスタ動作をさせるにはいくつか計算をしてある程度目標を持って回路設計をしなければなりません（最大出力電圧がいくつ欲しいか、何倍に増幅したいか等）次回からはエミッタ接地回路に肉付けをして動かしていきます
21Oct
- トランジスタ（外観）
  今回は増幅素子のトランジスタについてですトランジスタは小さな電流で大きな電流をコントロールできる素子です(トランジスタのイメージ）品番によりコントロールできる電流に差異があります、基本的にサイズが大きければそれだけ大きな電流、電圧に耐えれる素子となります。１個あたり数十円〜購入できるものもあり気軽にたくさん使えます。増幅の基礎を学ぶには持ってこいの品です。次回はトランジスタの増幅動作について書きたいと思います。
- このブログについて
  本ブログでは増幅回路を中心に電子工作の様子を公開していく予定です私もほとんど初心者なのですが初めて電子工作する人でも分かりやすく説明できればと思っていますブログを通してステレオアンプ、ポータブルアンプ、その他諸々の増幅動作するものを作る際参考にしてもらえれば幸いです更新の目処は週一回程度にしたいと思っています