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2010年9月

2010年9月30日 (木)

ダーリントントランジスターのはなし

ダーリントントランジスターとは
[darlington Transistor ]で2つのトランジスタを1パッケージに構成し、高い電流増幅率(hfe)を持つようにしたトランジスター。2つのトランジスタを使って同様な回路を構成するものをダーリントン回路と呼ばれている。
ハード的には
Darlinton
 図の例では比較的大電流を流す必要のある、プランジャ・モーターなどの駆動には数A必要で、例えば 2A 必要な場合にパワートランジスタで hfe=50 とすると、ベース駆動には 40mA必要になります。この値ではCMOSロジック等ではかなりきつい仕様となりますので、大電流バッファ等が別途必要になります。このような場合にダーリントントランジスターを使うと hfe は 50 x 50 = 2500 程度になりますので、少なく見積もって 2000 としても 1mA あればドライブできることになります。これならば CMOSかCPUポート直接でドライブできます。
 例として通常のトランジスタ 2SC2335は、hfe = 20〜80 コレクタ飽和電圧 Vce = 1V ベース飽和電圧Vbe = 1.2V に対し、ダーリントントランジスター 2SC4531は hfe =2000〜20000 Vce =1.5V ベース飽和電圧 Vbe =2.0V と2つのトランジスターがつながっているので hfe が多くなっているが Vce が高くなっているのので、消費電力などに対して注意が必要です。
ソフト的には
 ダーリントントランジスターにはベース抵抗や保護ダイオードなどが入っている場合が多いのでベース抵抗などを計算する際は、確認することが大事です。 電流増幅率を上げるこのダーリントン接続はシリーズレギュレターや広帯域ビデオアンプなどICの内部回路も含めて様々な用途に使用されています。


2010年9月29日 (水)

UHF VCO回路追加

Schematics に UHF VCOの回路を追加しました。セミリジッドケーブルを使った共振器の例です。

2010年9月28日 (火)

リミッターのはなし

リミッターとは
入力信号をある程度の大きさで制限する回路。他にALC(Automatic Level Control)といってゲインを変化させて出力を一定にする回路があるが、リミット時の歪み率は良いのですが、回路が複雑になる、応答速度が遅いなどの問題があって、簡易的にはリミッターで高いレベルをクリップ制限して高調波歪みをフィルターで取り除く方法がよく使われています。
ハード的には
図にFM変調用のマイク入力回路を例にあげます。
Limitter
FM変調なので、段間に小容量のコンデンサーを使って高域のゲインをあげるプリエンファシスをかけます。受信側で高域を下げる周波数特性をとる(ディエンファシス)ことにとって、全体の周波数特性をフラットにしながら耳障りなFMノイズを下げることが出来ます。またこのプリエンファシスは高域でのリミッターをうまくかける動作にも有利に働きます。リミッターはダイオードを2つ使い、正負両側のリミッター動作を行います。この回路では15Kによるバイアスがかかっていますがこの値でリミッターのかかり具合も調整することが出来ます。 この後に2段のローパスフィルター(スプラッタフィルタ)で過変調時の帯域外輻射を制限します。
ソフト的には
 最近ではデジタル変調になってきたのでマイクアンプ後、信号は即DSPなどに入ることが多く、リミッター・フィルタ動作などはデジタル演算で行われてしまうようです。あまり見かけるようなことは少なくなりましたが、過大入力の保護などに応用できますね。

2010年9月27日 (月)

FMトランシーバー用PLL回路追加

SCHEMATICSFMトランシーバー用PLL回路を追加しました。
周波数 398MHz〜440MHzです。

2010年9月24日 (金)

AWGとSQ(スクェア)について

AWGとSQとは
電線の太さを示す規格で、AWGは[American wire gauge]アメリカの規格とSQ[Square]導体の断面積を示す日本の規格です。
ハード的には
単線と撚線では多少違いますが、以下に代表特性を書きます。
Leadcable
SQはよく1スケ、2スケと呼んで結構太い線を使う方はなじみが深いですが、この表には太いケーブルは割愛しましたが、だいたい1スケ(AWG17)で教養電流10Aぐらいというのがよく言われています。
上記表は古河電工の資料を参考にしました。
ソフト的には
RS232C などに使われる複数本入ったケーブルなどは太くてもAWG26程度ですので許容電流は 1.5Aで実使用は 1A程度と考えましょう。

2010年9月23日 (木)

電源ICでAMP

電源ICを使ってAMP
を作る記事を見ました。
発想のすごさに脱帽です。Avramp このLM317という電源用のICは、可変出力タイプで入力電圧も40V程度まで可能です。この回路では出力電圧が 24V程度出るようにボリュームを調整しますが、コンデンサーマイク(ECM)は通常 FET内蔵で、音声によってドレイン<->ソース抵抗値が変わるのを利用しています。LM317の出力とADJ端子間を 1.25Vになるように定電圧ICは制御するので、音声によってコンデンサーマイクの抵抗が変わると電圧が変化します。それを修正しようと出力電圧を音声に従って変化させます。この変化をコンデンサーでDCをカットしてスピーカーにつなげます。
 負荷に電流がある程度流れないと LM317は動作しないので150Ωを GND間に接続しています。
以下の本の中の回路図を参考にしました。

2010年9月22日 (水)

ATTのはなし

ATTとは
[attenuator]で減衰器のこと、高周波では段間にいれてマッチングを良くしたり、ゲインを調整するためによく使われます。
ハード的には
Piatt 右図は π型ATT の回路で、抵抗の配置の形がπに似ているので、この名前がつけられました。
 この回路はストリップラインの途中のパターンをカットして R2 を配置し、その両側に R1 ,R3をつけて製作できるので、比較的簡単に追加できる回路です。
 最近ではこの回路が1つのチップになっている減衰器も多く作られています。
Tatt 次はT型アッテネーターで、R1,R3の直列の中央にGNDに R2が入った構成です。
 比較的小さな値の抵抗値で構成できるので減衰量を多くしたい時に便利です。
アッテネーターの役目として
1)ゲイン配分を調整するため増幅器の段間に入れておく。
2)インピーダンスマッチングのために段間に入れる。
3)各段の間に入れておくと、1つの増幅段の特性を確認する時にATTの抵抗を外してそのパターンから同軸線で信号を取り出し、特性を確認するのに便利。
 などがあります。
ここでは 2) のマッチングについて考えると、以下の様な LPFの特性が信号源のアンプのマッチングが 22Ωと低かった時のことを考えてみます。Schemalpf_2
Lpfこのグラフで、赤が回路どおり 6dBのアッテネーターを入れた特性で、緑がアッテネーターが無い時の特性です。見て判るようにインピーダンス不整合によってアッテネーターがない場合はゲインが多いですが、リップルが多く出てしまいます。
ソフト的には
アッテネーターは使い慣れると 3dBは 18Ωと 300Ωで、とか覚えてしまいますが、ちょっと調整して少なめにしたい時など、どの抵抗をどう変えたらいいか悩む時があります。iPhoneを使っているなら 小生が開発した ATT calc などはいかがでしょう?ピッカーホイールを回すだけで簡単に計算できます。


2010年9月21日 (火)

負帰還のはなし

負帰還とは
出力から入力へ反対の位相で信号を戻す動作のこと。周波数特性を延ばすためにゲインを下げたり、DCバイアスについて安定な動作をするようにする用途に使われる。
ハード的には
Tramp
 図のような2個のトランジスタを直結して1つのアンプとして作られており、このアンプについては2種類の帰還がかけられています。1つめはDCバイアスで、後段のエミッターから前段のベースにかけられ、何らかの原因で後段のコレクタ電流が増えた場合、エミッタ電位が高くなり前段のベース電圧を高める動作をします。そうすると前段のコレクタ電流が増えてコレクタの抵抗での電圧降下が増え、結果としてコレクタ電圧が下がり後段のコレクタ電流が減るように動作します。
 次に高周波での帰還について説明します。まずはRFの役割です。下図はCFをつけない状態で、RFがない場合(赤線)とRFをつけて帰還させた場合(灰緑)です。後段のコレクタから前段のエミッタに帰還させて負帰還としています。ここでは 27Ωと 270Ωなので10倍の増幅度に設定しております。帰還によってゲインを下げた分低域側がフラットになっています。
2tr_amp
 さらに前段のエミッターグランド間にコンデンサー(CF)を入れることにより、高域での帰還量を減らすことが出来ますので、周波数特性が悪くなってきている200MHz付近まで周波数特性を改善できます。図は灰緑が CF がない場合で、赤が 82pF 緑が 68pF 青が 56pFと容量を増やすに従って高域のゲインが上がっていることが判ります。値を調整して最適な特性を選びます。
2tr_ampc
 以上のような帰還の他に、1つのトランジスターのベース・コレクタ間をコンデンサーと抵抗で直列にしたもので帰還をかけるのがよく使われます。主に低域のゲインを下げて周波数特性をフラットにする目的なので、コンデンサーは 1000pF 以上、抵抗は 200Ωから 300Ω付近がよく使われます。
ソフト的には
 上記回路図は受信機の 455kHz IF増幅部やビデオアンプなどによく使いました。トランジスタを選べば 1GHz以上の増幅も可能だと考えます。逆に現在は100MHz以下ではICで実現されていますので、今後高周波数での応用の方が増えるかも知れません。


2010年9月20日 (月)

ATT calc リリース

sudoteck は iOS 用アプリ ( iPhone , iPad ) ATT calc. をリリースしました。Attcalo
 RF 開発エンジニアに必要な、 dBm -> W 換算機能をはじめ、π型やT型の ATTを設計する上で、必要な dBm値から抵抗値を算出する機能と、 E24系列の抵抗値を使用したときの減衰量(dB)と整合インピーダンス(Ω) が表示されますので、どの抵抗値の組み合わせがよいか検討できます。また、正確な値を必要とする場合に2個のE24系列抵抗を並列接続して理想の値を求める機能も持っています。操作はピッカーホイールを回すだけですので、実験中でも片手で簡単に操作できます。
 詳細は App Store または サポートページへ。

Attc_dbr


2010年9月17日 (金)

YAESU FT101Z VFO回路追加

Schematics に YAESU FT101Z VFO回路 を追加しました。

2010年9月16日 (木)

同軸ケーブルのはなし

同軸ケーブルとは
一般のテレビアンテナなどから引き込まれている黒や白の丸い線で、内部導体が銅線で外部がアミ線になっているケーブルです。昔のUHFの線は2本の細い線が平らに繋がっていましたが、あれは 300Ωの線で、現在のテレビはほとんど75Ωの同軸線になっています。
ハード的には
絶縁素材はほとんどがPE(ポリエチレン)で低損失なものは発泡ポリエチレンを使っています。以下はケーブルの特性ですが、型番初めの数字が内部絶縁体の外径寸法、次の文字が C =75Ω ,D=50Ωで、その次の'2'はポリエチレン充実絶縁を示しています。Vは外部導体が1重のこと、2重だと'W'になります。'FB'は発泡ポリエチレン低損失タイプです。
Cable_2損失については、やはりケーブルの太さで決まります。 RGタイプの同軸ケーブルは米国陸海軍連合仕様書 JAN-C-17,MIL-C-17 及び防衛庁仕様 DSP-C-3102に準拠したもので、RGは Radio Guide /U は Universalの略です。
ソフト的には
これらよりも損失の少ないもの、高い周波数で使いたい場合はセミリジッドケーブルがありますが、曲げ半径が大きかったり、堅いので取り扱い・加工には経験が必要です。パワーが必要な場合はフレキシブル型低損失コルゲート同軸ケーブルAndrew社などの製品があります。


2010年9月15日 (水)

小型高速 OP AMPのはなし

小型高速 OP AMPとはSot23amp
最近多く見られる小型バッケージが SOT23ですが、このパッケージのOP AMPが各社から出ています。ピン配置が同じで互換性も豊富ですから、色々な用途に使えますが、今回高速オペアンプを見てみます。
ハード的には
大きさは 3mm x 1.8mmのプラスチックケースにピッチ 0.95mmで足が5本あります。電源に2本、入力2本、出力1本で、最小限のパッケージです。20100915_94026
まず ナショナルセミコンダクターのLMH6609です。 -3dB帯域が900MHz電圧帰還型で出力電流が 90mA取れます。この種のOPAMPは非反転回路よりも反転回路のほうが周波数特性が良好です。また、帰還抵抗 RFは1KΩ以下の比較的小さい値を使うこと、あまり増幅度をとらないことが周波数特性を伸ばすのには重要です。
次にTI THS3201は 0dB帯域 1.8GHz出力電流 100mAとなっていますが、パッケージが SOT23ですと許容損失 400mW態度で印加電圧±7.5V以下ですので、ちょっと注意が必要です。もうすこしパワーを使う場合は グランドパッド付きのSOP8パッケージが良いでしょう。
20100915_94220周波数特性は20dBゲインをとっても 200MHz近くあります。
他に20MHz帯域とあまり高速ではありませんが、AnalogDevicesAD8615などは150mA出力出来、6V以下の電源でしか使えませんがデジタルとのインターフェイスにレールツーレールで使える便利なアンプでです。
ソフト的には
 これらのICは最近はやりのハイビジョン対応のビデオ出力段によく使われますが、1つのパッケージに数個入って使いやすくて簡単そうですが、パターン設計が結構窮屈になってしまうので、SOT23クラスのOPAMPを使って個別にパターン化した方が楽かも知れません。
20100915_94251


2010年9月14日 (火)

OP AMP VCO追加

SCHEMATICS に 電流帰還型OP-AMPを使用した 8MHz VCOの回路図を追加しました。

2010年9月13日 (月)

感熱抵抗のはなし

感熱抵抗とは
温度によって抵抗値が変化する抵抗で、正特性のものと負特性のものがあり、後者は一般的にサーミスターと呼ばれておりNTCサーミスターをさします。正極性のものはPTCサーミスタと呼ばれ、温度が上がると抵抗値が増えるため高温時に電流をカットする用途にも使われています。
ハード的には
Kannetu図はKOA社製のSMD型感熱抵抗ですが、電子回路の温度補償などの目的に種々の温度特性があり、抵抗値も豊富に選択できます。負極性のタイプは抵抗変化が比較的大きく25度を中心に10倍以上変化するので、微妙な温度特性を調整するには通常の抵抗と並列・直列に繋いで変化範囲を制限します。また、注意点として、NT73では 1206タイプの大きさでも 5mW 程度の定格電力なので、あまり電流を流すような用途ですと自己発熱で温度が上がってしまうこともありますので、消費電力を極力少なくする使い方が必要です。
ソフト的には
 温度補償は変化カーブが緩やかならば抵抗やサーミスタで補償可能ですが、高温時にだけ変化させたいとか、3次曲線のような変化の場合は対応が難しいです。電子ポテンショメーターに温度センサ・メモリが入ったバイアスコントローラーなるICがありますので、ソフト的にテーブルを書き込む手間が必要ですが、2℃ステップで調整可能なので、実験や少量生産には便利です。

2010年9月10日 (金)

ゲルマニウムのはなし

ゲルマニウムとは
[Ge:Germanium]は半導体の材料です。最近ではゲルマニウムローラーなど美顔製品にも使われているが、効果の程は?ですね。
ハード的には
Imgp1948
 私自身ゲルマニウムというと、やっぱり「ゲルマラジオ」のゲルマニウムダイオード(写真左下)やゲルマニウムのトランジスター(上側)ですね。半導体が開発された50年前頃、町のラジオやさんでゲルマダイオード1本300円ぐらいして買った覚えがあります。紙箱にきちんと入ってました。さっそく家に帰ってダイオード検波+クリスタルイヤホンで作って聴いた覚えがあります。
 ゲルマニウムはダイオードにした時に順電圧が 0.3V と低いのでトランジスタでもVbeが低く、低電圧で動作でき、2SC372などのシリコントランジスタが出始めた頃はシリコンが 0.7V程度あるため、初めは使いにくかった覚えがあります。AM検波のためのダイオードとしてゲルマダイオードの 1N60 などは大変便利でしたが、生産中止になり困っていたところ、ショットキーバリアダイオードが出てきて代替品に使えそうだと判って安心しました。しかしながらその頃はIC化が進み、ダイオード検波が必要なIFはICで検波出力まで出るようになり、あまり必要がなくなりました。
 最近は SiGe とかでマイクロ波領域でのCMOS半導体を越える素子として注目されています。
ソフト的には
冒頭の美顔効果についてですが WiKiでの記述を引用しますと
-----------------------------------------------------------------------------
ゲルマニウムを使った様々な健康器具類が販売されているが、ゲルマニウムが人体への健康効果を持つ科学的根拠は確認されていない。また、これら健康器具類の購入者、使用者は、ゲルマニウムによる健康への効果を期待するべきではないとされている。具体的に「貧血に効果がある」、「金属ゲルマニウム(主に無機ゲルマニウムが使用される)を身につけることで疲れが取れる」、「新陳代謝を活発にする」「癌に効く」などといった効能がうたわれることがあるが、ゲルマニウムに、このような効能、効果があることは医学的に証明されていないだけでなく、このような表示は薬事法に抵触する恐れがあることが国民生活センターによって指摘されている。
-----------------------------------------------------------------------------
私が高校時代習ったのでは、ゲルマニウムはやはり「金属」なので、銅とか鉛とかの「金属中毒」と同じように人間の体にはあんまりいいものでは無いと思っていました。ゲルマニウムローラーもカタログをよく見ると「純度 99.99%のゲルマニウム配合」とありますね。あの出っ張ったところの金属の中に微量な粉が混ざっているのでしょう。たぶん人体に影響のない程度に....

 ゲルマニウムブレスレット開発メーカーの国民生活センターへの反論が面白かったので引用します。
-----------------------------------------------------------------------------
ゲルマニウムという金属は、特殊な半導体金属であり、極めて低温(体温程度)でも、電子移動が行われ、電流が流れることが確認されています。
 例えば、ゲルマニウムラジオ(鉱石ラジオ)が電池なしで音が聞こえるのもその一例です。
-----------------------------------------------------------------------------
 電流が流れるから「金属」ですよね。電池無しで動くのは電波のエネルギーを使って高感度なクリスタルイヤホンで聞いているから。今のショットキーダイオードでも出来ると思う。それならシリコンでも美顔効果があるはず...

2010年9月 9日 (木)

YAESU FT-757 Power AMP 回路図追加

Schematics に YAESU FT-757 Power AMP 回路図を追加しました。
 

2010年9月 8日 (水)

LEDのはなし

LEDとは
[Light Emitting Diode]で発光ダイオードと呼ばれています。現在は照明用のLEDランプやテレビのバックライトなど、省エネ・高機能のものが開発されています。初期は赤色がほとんどで、緑色は輝度が低かったりして限られた用途でしたが、青色発光ダイオードの発明から3原色がそろったことや、紫外線発光ダイオードと蛍光物質との組み合わせなどで白色のLEDが開発されてから普及が進んできました。
ハード的には
LedPN接合のダイオードであることは同じですが、バンドギャップと呼ばれる電子を運ぶエネルギーギャップが大きいため、そのギャップを乗り越えて正孔と電子が結合する時にエネルギーギャップの差が光として外部に放出されます。直接光が生成されるため発熱が少なく、効率が高い光変換が可能です。一般的なシリコンダイオードと比較して発光ダイオードは順方向降下電圧(VF)が高く発光色によって違うが、赤外では1.4V程度。赤色、橙色、黄色、緑色では2V程度。白色、青色では3.5V程度。紫外線LEDは最も高く、4.5 - 6V必要です。 注意点としては、LEDは逆方向の耐圧が5V程度と低いため、整流用途には使えないこと、順電流を規格値よりも増やしていくと明るさは増しますが、高温になって寿命が極端に短くなること、発光色が変化することがあります。以前緑色LEDをつけたつもりが、黄色に光っていたのでおかしいなと思って調べると、電流制限抵抗を間違えて大電流が流れて黄色に光っていたこともありました。
材料について見てみると、マイクロ波半導体と似ている点も見られて面白い。
GaAs系
 AlGaAs(アルミニウムガリヒ素)赤外・赤
 GaAsP(ガリヒ素リン)赤・橙・黄
GaN系
 InGaN(インジウム窒化ガリウム)緑・青・紫・紫外
 GaN(窒化ガリウム)緑・青・紫・紫外
 AlGaN(アルミウム窒化ガリウム)緑・青・紫・紫外
その他
 アルミニウムインジウムガリウムリン (AlGaInP) 橙・黄橙・黄・緑
 リン化ガリウム (GaP) 赤・黄・緑
 セレン化亜鉛 (ZnSe) 緑・青
ソフト的には
最近注目の有機ELは発光体にジアミン類などの有機物(炭素原子を含む材料)を使っておりますが、LEDと同様な原理で発光する素子です。発色・コントラストに優れていることから、今後大型TVなどに量産されるのが楽しみです。

2010年9月 7日 (火)

アバランシェについて考える

アバランシェとは
[avalanche]で雪崩の意味。ツェナー効果に似ているが、半導体のある耐圧を超えて電流が急激に流れる現象を「アバランシェ降伏」と呼んでいる。ここではMOS-FETのスイッチング時に問題となる「アバランシェ耐圧」について考えてみる。
ハード的には
AvalancheMOS-FETには構造上右図のように寄生トランジスタやコンデンサー・抵抗が出来ています。アバランシェ降伏現象は実は FETがONする時の耐圧ではなく、OFFする時の現象なのでした。普通の抵抗負荷でなく、コイルが負荷の場合は最近のインバーター制御やDC/DCコンバーターのスイッチング制御などで多く使われています。このとき問題はコイルに電流を流したあと FETがOFFになった時に、このコイルに給ったエネルギーが逆起電力としてFETにかかってくることです。FETがOFFしたときにVds(ドレイン・ソース間電圧)が上がってくると寄生コンデンサによって電流が流れ抵抗の両端がVbe(ベース・エミッタ電圧)を越えると寄生トランジスタがONします。このとき大きな電流が流れて寄生トランジスタの耐圧を超えて破壊します。 時間的に短ければトランジスタの熱破壊が免れますが、通常のFETのON時に電流を多く流して発熱していたりすると、その温度に上記アバランシェ降伏時の熱量が加わり、安全動作領域が狭くなります。
 よって、MOS-FETのコイル負荷時の安全動作には、ON時の最大電流・最大損失・放熱条件だけでなく、アバランシェ降伏による耐圧を考え負荷のコイルの値・流す電流とFETの最大規格を考慮する必要があります。
ソフト的には
 Renesas にアプリケーションノートが出ていました。MOS-FETの使用方法と共に参考にして下さい。
*リンク切れ更新しました。

2010年9月 6日 (月)

PIN ダイオードのはなし

PIN ダイオードとは
[ピンダイオード] 高周波の可変抵抗やスイッチなどに用いられるダイオード。
ハード的には
Pind通常のPN接合ダイオードの中間に電気抵抗の大きい真性半導体I (Intrinsic)を設けて少数キャリア(正孔)がI層に蓄積することで導電性が変化する。このことを利用して高周波のアッテネーターやスイッチなどに用いられる。
 アッテネーターの応用は、RF ATTのはなしなどで、スイッチ応用などでは PIN SW のはなしなどを参考にしてください。
ソフト的には
メーカーは以下の様な会社があります。20100906_120200

ROHM
Renesas
SANYO
Avago
Microsemi
Skyworks
AEROFLEX
MACOM

2010年9月 3日 (金)

PIN SW のはなし

PIN SW とは
PIN ダイオードで作るスイッチ回路です。
ハード的には
Pinsw右図は PIN ダイオードとλ/4の伝送ラインを使ったPIN SW です。λ/4の伝送ラインを利用しますので帯域的には余り広くありませんが、通過時の損失が0.2dB程度と少ないことと、ダイオードがON時に高周波電力を損失しないので、比較的高い電力をスイッチできます。 高速にスイッチングする必要があるときは PIN ダイオードの容量が問題になります。 使用上注意すべき点は、OFFする時にダイオードに順電流を流して十分ON抵抗を低くしますが、ONさせる時には高周波信号がダイオードの逆バイアスより小さい範囲でないとダイオードが ONして破壊してしまいます。 伝送インピーダンスが50Ωの場合例えば 10Wrms の電力を通過したい場合、RF 電圧は E =√( PxR) なので √( 10x50) =22.4V ピーク値は √2 倍になりますので 22.4 x 1.414 =31.6V なので最低 40V程度は必要と判ります。 このマイナス電圧を用意するのが問題ですね。
 アマチュア無線の送受信スイッチ部には大電力を扱う送信時には、ダイオードは逆バイアスで使わないようにして高電圧を必要としない回路に工夫をしています。
ソフト的には
 PIN SWを高速にドライブするにはドライバ回路が重要です。高速を追求するとトランジスタでなく、FETのプッシュプル駆動が用いられますが、FETのOFF遅れによる同時ONの時間が出来るので、デッドタイムを設けるとか、あえて電流を流しても高速にスイッチングすることを優先し、電力損失に注意しながら制御することです。

2010年9月 2日 (木)

時定数のはなし

時定数とは
C と R によって決められる時間で、発振回路の周波数や、タイミングを操作するための遅延回路などに用いられる。
ハード的には
Ramp_2右図は、矩形波(電圧1V)を入力し遅らせようと、抵抗1kΩをシリーズに繋げコンデンサ1uFをGNDにつける場合の応答波形です。立ち上がりはコンデンサーにチャージしていく過程で遅れ、この場合の時定数 .... 1000(Ω) x 0.000001(F) = 0.001(S) = 1mS の時点では約 0.63Vとなっています。これは数式では
Ramp_eqで示され、CRの時定数と時間が同じ場合は、 E = 1- 1/e となり e ≒ 2.718 なので
E = 1-1/2.718 = 1- 0.37 = 0.63 となります。逆に立ち下がりでは E = 1/e で 0.37V となります。
 簡単には時定数の時の立ち上がり電圧は 0.63ぐらいと覚えておけば、1mSぐらいのひげをなまらせるには10倍の時定数 10Kと 1uF ぐらいでいいかな?などだいたいの実験する時の目安が立ちます。
ソフト的には
 A/Dの変換などA/Dコンバーターの変換時間もチェックしますが、入力のノイズ消しコンデンサーや抵抗にも配慮しましょう。仮に入力に 0.1uF をつけたらシリーズ抵抗を 1kΩとするときには100uSの時定数が出ますので、測りたい周期とよく考えて十分早い時定数にしておきましょう。


2010年9月 1日 (水)

バリコンのはなし

バリコンとは
[Variable Condenser ]の略で、可変コンデンサーのことである。
Imgp1916
ハード的には
通常バリコンというと写真のように空気を絶縁体(誘電体)とした数枚の固定電極と回転軸と繋がった半円形の可動電極の重なりを利用したコンデンサー構造のものをさすが、ポケットラジオなどに使われたボリエチレンを絶縁体にした小型のバリコンは「ポリバリコン」と呼ばれ、安価なことから広く使われた。
 しかしながら、空気を使ったバリコンは損失が少なく同調回路のQ(共振する度合い)が高いので、高級FMチューナーなどに使われ、高周波段に複数の同調回路を設けた「高選択度・高感度」のシンボルでした。私もいつか高感度チュナーを作ろうと秋葉原で買い込んではや30年...写真のバリコンはそんな昔のものです。 現在は損失の少ないバリキャップダイオードが広まっていますし、バリコンはかなり高価な部品であることから、ほとんど使われていませんね。
 昔アマチュア無線の受信機を作っていた頃、バリコンの回転角と周波数がなかなか一致しないで困っていました。それはバリコンは容量直線で回転角と電極の重なりが比例しますが、周波数f は f =1/(2π√LC) なので、正比例しません。そこでバリコンの回転角と同調周波数が比例するようなバリコンの羽が尖った半円のような形をした「周波数直線型バリコン」に出あったのでした。当時中学生だった私は必死にお金をためて買って、バーニヤダイアルという回転減速ギアを付けて周波数を目盛りと合うように調整したものでした。
ソフト的には
機械的なバリコンは現在のような周波数プリセットも出来ないし、周波数の温度に対する安定性も不安でした。しかしながらつまみをすこしずつ回して電波をとらえるアナログ的な感触は、いまのステップ式の周波数同調にはない、わくわくした感じは忘れられませんね。

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