メカトロニクス 5／30

メカトロニクス１１／２４
アナログ電子回路
（OPアンプの使い方)
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1
電子部品
• 電子回路を構成する基本的な部品
– 抵抗
– コンデンサ
– ダイオード
– トランジスタ
などについて
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2
抵抗
R
• 上図の回路記号で表される。左側がJISで決め
られた記号ではあるが、右側の表記が現在で
も一般的に用いられている。
• オームの法則 V(電圧)=I(電流)×R(抵抗)
• 抵抗ではW(電力)=VI = I2R=V2/Rの電力が熱
に変わる。大きな電力が消費される場合は放
熱を考慮する必要がある。
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抵抗
カーボン抵抗器
１／８W
１／４W
１／２W
１／４W金属皮膜１％（高精度）
１W酸化金属皮膜
セメント抵抗
10W、７W、３Wタイプ
電力容量により大きさが変わる。
電子回路において抵抗の発生する熱にたいして十分余裕を持った抵抗器を使用する。
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抵抗
集合抵抗
ディジタルＩＣ回路で良く使われる。
(a)共通端子あり
デジタル回路ではデータラインの8本の配
線に同じ値の抵抗を用いた回路が頻繁
に現れる。その部分に多数の抵抗が並
ぶとスペースや配線の信頼性などで問題
がおきる可能性が増えるので、複数の抵
抗を１つのパッケージに収めた集合抵抗
が用いられる。
中身は色々な種類の結線がある。
(b)個別端子
集合抵抗
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可変抵抗
ボリュームタイプ
シャフトを外部に出して、つまみ
で変化させることが出来るタイプ
左がサーメットタイプ
右が炭素皮膜タイプ
いずれもパネルにナットで固定する。
半固定タイプ
ドライバーなどでまわすタイプで、一度変
更したら、あとは余り動かさないところに使
う。主に、調整用に使われる。
固定は普通基板に直付けする。
左端は多回転型で５回転で一巡するタイプ
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小型でプリント基板取りつけ
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コンデンサ
• 電圧をかけると電荷が蓄えられる素子。
• 直流の電流は流せないが、交流の信号は周
波数が高いほど通すことができる。
• 基本的にコンデンサの部分で電力の損失は
起きないので発熱したりはしないが、大電流
の出入りが続くと内部抵抗の発熱が問題にな
ることがある。
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コンデンサ
セラミックコンデンサ
容量により円盤の直径が異なるが
小型。
高周波特性が良いため、バイパス
コンデンサとして多用される。
フィルムコンデンサ
マイラーコンデンサ
温度特性に優れる
雑音特性が良いためオーディオ
回路などに多用される
積層セラミックコンデンサ
小型で比較的容量大
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バイパスコンデンサ（パスコン）に
多用される
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電解コンデンサ
大容量ながら小型である。
電源の平滑用、電源バイパス用
に多用される
耐圧があるので注意
ブロック型電解コンデンサ
大容量です。
電気二重層コンデンサ
特に大容量で、メモリのバック
アップなどに使われる
各種大容量コンデンサ
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特に大容量のものは電気自動
車の運動エネルギーの回収に
使われたりする。
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各種可変容量コンデンサ
左側がエアバリコン
右の２つがポリバリコン
ポリバリコンには同調用
のつまみが付いているも
のもある。
トリマーコンデンサ
無線機の同調の微調整などのため
に使われるバリコンで、プリント基板
への直付け型の形をしています。
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ダイオードの性質
図の左から右の方向にし
か電流を流さない。
ダイオードの一般的な
電圧ー電流の特性を詳
細に見ると左図のよう
になる。
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ダイオード
A：アノード
K：カソード
カラー帯があるほうがカ
ソードとなります。
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上側はブリッジダイオード
下（緑の枠内）は汎用整流ダイオード
ブリッジダイオードの結線図
交流の電気を直流にする際にトランスの利用効率を高くする
ためにダイオード4本を結線図のように組み合わせて用いる
ことが多い。そこで、最初から4本のダイオードを1つのパッ
ケージに収めたブリッジダイオードが用意されている。
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13
トランジスタの動作原理
トランジスタはコレク
タに電圧をかけてお
き、ベースからエ
ミッタへ微小な電流
を流すとコレクタか
らエミッタへベース
に流れる電流のhfe
（電流増幅率）倍の
電流が流れる素子
である。
普通のトランジスタではhfeは１００～２００倍程度である。
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トランジスタ
小信号用トランジスタ
大電流用トランジスタ
発熱が多い場合は放熱器
（ヒートシンク）をつけてトランジ
スタの温度が上昇し過ぎない
ようにする。
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トランジスタの特性
コレクター(C)
ベース(B)
エミッター(E)
NPN型トランジスタ
2SC***, 2SD***
コレクター(C)
ベース(B)
エミッター(E)
PNP型トランジスタ
2SA***, 2SB***
トランジスタの電極の呼び方
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トランジスタの性質
ic
ic
ib
0. 6 ～0. 7V
ib
0. 6 ～0. 7V
(a)NPN型トランジスタ
(b)PNP型トランジスタ
２SC, ２SD型
２SA，２SB型
トランジスタの基本動作
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ic
ib
0. 6 ～0. 7V
トランジスタの基本動作
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トランジスタのB(ベース)からE(エミッタ)
に０．６V以上の電圧がかかるとダイ
オードと同様な特性で電流が流れる。
電流が流れている時のBE間の電圧は
０．６～０．７Vでほぼ一定である。
ベースからエミッタへ電流が流れるとコ
レクタに電圧（エミッタより０．３V程度以
上)がかかっているとベースに流れる電
流ｉｂの定数倍（hfe）の電流が流れる。電
流が流れることでコレクターの電圧が０．
３V以下になると電流値はそれ以上増え
ない。
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図のようにICの出力電流を受けて大きな電流のコントロールをするときにトランジ
スタを使用する。
トランジスタの使用例（デジタル回路との組み合わせ）
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トランジスタで電流バッファを行う際、負荷にモータやソレノイドのような誘導性
の機器が接続されるときは、電流のon/offの際に発生する起電力によってトラン
ジスタが破壊されるのを防ぐため図のような向きにダイオードをつないで保護を
する。
トランジスタの保護（誘導性負荷に対して)
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配線とコネクタ
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配線材（電線）の選び方
・信号の種類電力用（電流値を確認)、信号用（信号のレ
ベルは何V程度か)
・同じ個所に何本の電線が必要か？（芯線の数を決める）
・電力用と信号用の電線を一つにしない。
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電線の許容電流
単線（銅）
直径[mm]許容電流[A]
1.0
16
1.2
19
1.6
27
2.0
35
2.6
48
3.2
62
4.0
81
5.0
107
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面積ニッケル覆銅線ニッケル線
0.5
10
8.8
0.75
13
11.4
0.9
17
14.9
1.25
19
16.7
2.0
27
23.7
3.5
37
32.6
5.5
49
43.1
8.0
61
53.7
14.0
88
77.5
22.0
115
101.3
30.0
139
122.4
38.0
162
142.7
50.0
190
167.4
60.0
217
191.2
80.0
257
226.4
100.0
298
262.6
125.0
344
303.1
150.0
395
348.0
200.0
469
413.3
250.0
556
489.9
325.0
650
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より線
4.3
5.6
7.44
8.31
11.82
16.19
21.45
28.70
38.52
50.33
60.84
70.90
83.16
94.98
112.48
130.43
150.56
172.88
205.27
243.35
電線の許容電流
配線の金属の断面
積と許容電流の表
である。面積は
[mm2]、電流値は
[A]である。
24
普通の電力用線
配線用の電線
通常、信号の種類によって色を使い分ける
例：黒：グラウンド（０Vの基準となる部分)
赤:正の電源
黒はグラウンド以外の信号には使わないこ
と。間違っていると電気に詳しい人ほどトラ
ブルの元になる。
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多芯ケーブル
フラットケーブル
多くの配線が必要な
ときに用いる。
多くの配線が必要な
ときに用いる。
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同軸ケーブル
信号線の周りにグラウンドと同電位と
なる網状の銅線で包んだ形状をしてい
る。外部からのノイズが中心の信号線
に届かないようになり、微弱な信号の
伝達が可能になる。
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コネクタ
プリンタのコネ
クタ（旧型)
配線を必要に応じて着脱する場合は
コネクタを用いる。
コネクタの選び方
・信号線の数
・着脱の頻度
・ロックの有無
RS-232C
のコネクタ
を最初に確認して選ぶ。
ハードディスク接続用コネクタ
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BNCコネクタ
計測器などに
使われる。
F型コネクタ
TVやFMのア
ンテナ線の接
続に使われる。
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ピンジャック（RCAプ
ラグ）オーディオや
ビデオに使われる
ミニジャック
オーディオ信号に使
われる。
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