電子回路の授業を受ける

D論のすき間時間にMOOCSで電子回路の授業を受けたメモ。
学部で機械工学科にいた時に一応授業があったような気がするがほぼ忘れている。
単元はこんな感じ。

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1: 電子回路を学ぶ上での基礎知識

  • 重ねの理
    • 電圧源や電流源が複数存在する回路網内部の電圧・電流分布は、これらの電圧源・電流源が単独で存在する場合の分布を重ね合わせたものに等しい。ただし、電圧源は短絡除去し、電流源は解放除去する。

2: 演算増幅器と増幅回路の特性

3: トランジスタの種類と特性

  • トランジスタのベースには電流が流れる。
  • MOSFETのゲートには電流は流れない。すなわちインピーダンスが非常に高い。またソース電流=ドレイン電流となる
  • エンハンス型MOS FETと違い、ディプレション型MOS FETではゲート・ソース間電圧が0でもドレイン電流が流れる。
  • 接合型FETは、ゲート・ソース間電圧が負でないと使えない

4: MOS・FETによる増幅回路

  • 交流的には直流電源はショートしていると考える。
  • ドレイン接地増幅回路
    • 出力インピーダンスが低い。入力と出力が同相で電圧利得がほぼ1⇒電圧バッファとして利用される
  • ゲート接地増幅回路

5: バイポーラトランジスタによる増幅回路

  • コレクタ接地増幅回路はエミッタフォロワとも呼ばれる。出力インピーダンスを低くできるが、電圧増幅作用はない。
  • ベース接地増幅回路はあまり使用されない。入力インピーダンスがとても小さい。出力インピーダンスはとても大きくなる。望ましくない。カスコード接続では重要。

6: 増幅回路の縦続接続、帯域幅、差動増幅回路

秋月のTA7368アンプキットを組み立てる

秋月のTA7368アンプキットを組み立てる。
こういうキットで組み立てるのは初めてなので色々勉強になりそう。

説明書を読む

注意点

  • 半固定抵抗・電解コンデンサは極性があるので向き注意
  • 背の低い部品からはんだ付けする

組み立てる

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3分クッキング

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手持ちのスピーカーに繋げたらちゃんと音量操作できた。

定本 トランジスタ回路の設計 第2章 増幅回路を動かす

仕事のすきま時間で進めているD論執筆の、
さらにすき間時間に息抜きとして「定本 トランジスタ回路」を読んでいる。

2章のメモ

  • トランジスタのベースにバイアスをかける電圧をバイアス電圧という。
  • 入力のところにあるコンデンサはベースバイアスをカットして、入力端子に加えられた交流成分だけを通過させるコンデンサで、カップリングコンデンサと呼ばれる
    • コンデンサに交流を流すと、電流の向きにならって充電と放電を繰り返します。また、向きだけでなく流れる電荷のプラスとマイナスも常に変化するため、二枚の金属板の電界方向も切り替わり、絶縁体で電荷移動(電流)が起きているわけではないにもかかわらず、あたかも交流電流が流れているような働きを見せます。

  • トランジション周波数とは、交流的な電流増幅率が1になる周波数のこと。エミッタ電流によって変化する
  • 小信号エミッタ接地増幅回路のエミッタ電流の相場は0.1~数mA程度
  • カップリングコンデンサと抵抗でハイパスフィルタを形成するので、コンデンサの静電容量を小さくしすぎるとカットオフ周波数が大きくなって低い周波数が通りにくくなる。
  • ミラー効果...トランジスタ内部のコンデンサが関係している(あとでかく)
  • 直流的な電位関係を崩さずに増幅度を大きくしたいときは、エミッタ抵抗に抵抗とコンデンサを並列に接続するか、エミッタ抵抗を分割して片方をCで交流的に設置する。
  • dBVは1Vを基準にして表す単位で0 dBVが1V, -135dBVが0.18μV。
  • 全高調波ひずみ率(THD:Total Harmonics Distortion)は、入力した信号(正弦波)の高調波がどの程度発生するかを表す特性
    • 高調波(こうちょうは)とは、ある周波数成分をもつ波動に対して、その整数倍の高次の周波数成分のことである。 音楽および音響工学分野では倍音と呼ぶ。 元々の周波数を基本波、2倍の周波数(2分の1の波長)を持つものを第2高調波、さらに n 倍の周波数(n 分の1の波長)を持つものを第 n 高調波と呼ぶ。

定本 トランジスタ回路の設計 第1章 トランジスタ回路への誘い

仕事のすきま時間で進めているD論執筆の、
それまたすき間時間に息抜きとして定本 トランジスタ回路を読んでいる。

1章のメモ

トランジスタ回路の設計法

仕事のすき間時間に進めているD論執筆のすき間時間に
電子工作の素のトランジスタの章を読んだメモ

トランジスタの機能

  • ベース電流のどこを中心にして変化するように工夫すれば、ちょうどよい出力が得られる増幅になるかということが設計課題
  • ベース電圧をほんのわずか変化させるだけでベース電流は大きく変化し、トランジスタが壊れる。抵抗が必要。

トランジスタのドライブ回路での使い方

  • 最近はオペアンプが安価で使いやすいのでアナログ増幅にトランジスタはあまり使われない。トランジスタの用途としては大電流や高電圧の負荷をドライブするのがほとんど
  • ドライブ用に使うときの選択方法
    • 何ボルトまで使えるかを、コレクタ・エミッタ間最大定格電圧で見る
    • 何アンペアまで流せるかを、コレクタ最大定格電流と最大全損失を見る
    • 何倍の増幅ができるかを、直流電圧増幅率で見る
    • どれくらいの周波数まで使えるかを、利得帯域幅積で見る

ドライブ回路の基本構成

  • ドライブ回路は大別して負荷の電流を引き込んでやるか、流し込んでやるかの2パターン

電流増幅率の高いトランジスタが必要なケース

注意点

  • ベースに電流が流れすぎないようにすること
  • 電源ON時に出力が不安定にならないようにすること
  • コイル(モータやリレーなど)の逆起電圧に注意すること
    • コイルの電流をONからOFFにする場合にあ、逆向きの高い電圧がコイルの両端に発生する。これによりトランジスタのコレクタエミッタ間に逆起電圧が加わり壊れる。これを防ぐために、ダイオードをコイルの両端に並列に接続する。
  • トランジスタの発熱に注意