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1 電子回路の基礎 抵抗器 コンデンサ コイル ダイオード トランジスタ 論理回路

2 抵抗器 ( その ) カーボン抵抗 ( 炭素皮膜抵抗 ) /8[W] /4[W] /[W] 金属被膜抵抗 ([%]) /4[W] [W] 0[W] セメント抵抗 7[W] 3[W] 集合抵抗

3 抵抗器 ( その ) ホーロー抵抗 (0W) 可変抵抗 チップ抵抗

4 抵抗の種類 固定抵抗器 可変抵抗器 炭素皮膜抵抗 炭素体抵抗 金属被膜抵抗 巻き線抵抗 セメント抵抗 一般用過酷な条件高精度精密用 電力用

5 抵抗器の特性 オームの法則 I = / I: 電流 [A] : 電圧 [] : 抵抗 [Ω] 電力 P[W] P=I=I v(t) i(t)

6 抵抗器の役割 電流制限 330[] LED(I= 約 0[mA], max.0[ma]) 5[] 電圧の分割 ( 分圧 ) E E

7 合成抵抗 直列 並列 インピーダンス

8 抵抗器のカラーコード表 第 色帯第 色帯第 3 色帯第 4 色帯 第 数字第 数字乗数許容差 % 黒 0 0 茶 0 赤 0 ± 橙 黄 緑 青 紫 灰 白 金 0 - (0. ) ±5 銀 0 - (0.0) ±0 無着色 ±0 例 茶黒赤 0 0 =000[] =[k]

9 公称抵抗値 E- 系列 0 n 0 n / 0,, 5, 8,, 7, 33, 39, 47, 56, 68, 8 例 :k, k.k, 5k.5k E-4 系列 4 0 n 0 n / 4 0,,, 3, 5, 6, 8, 0,, 4, 7, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 5, 56, 6, 68, 75, 8, 9 その他

10 コンデンサ セラミックコンデンサ 電解コンデンサ タンタルコンデンサ フィルムコンデンサ チップコンデンサ

11 コンデンサの種類 無極性 セラミックコンデンサ安価 ノイズ防止 フィルムコンデンサ優れた性能 時定数回路 有極性 マイラコンデンサ スチロールコンデンサ アルミ電解コンデンサ小型大容量 電源平滑用 タンタルコンデンサ高性能 時定数回路

12 コンデンサの役割 一時的な充電器 微分 積分 直流は通さない 交流は通しやすい 平滑回路 ( 直流電源回路 ) 交流成分 ( ノイズ ) の除去 ( パスコン ) フィルタ回路 ( ローパス ハイパス バンドパス ) 共振回路

13 コンデンサの合成容量 C 直列 C C C C C C C C C C 並列 C C C C C

14 コンデンサの特性 静電容量 C[F] Q=C Q: 電荷量 [ クーロン ] 交流に対する特性 v(t) i(t) Q(t) C i t dq dt C dv dt ラプラス変換 I s Z I Cs s jc cs インピーダンス

15 インピーダンスとは? 直流回路の抵抗を交流回路へ拡張した 交流抵抗 交流電流 i 回路素子交流電圧 v インピーダンス v Z i

16 コンデンサの表記と単位 例 03=0 0 3 [pf]=0.0[f] 47=47[pF] 03 単位 [F]=0 0-6 [F] [pf]=0 - [F]

17 ステップ応答の計算 i(t) o i o v v v dt dv C t i C i i o o v v dt dv C dt C vi vo dt d 補解とおくと 0 Ae v v dt dv C at o o とおくと 0 Ae AaCe Ae v at at o : 時定数 C C a

18 ステップ応答 ( 続き ) 一般解 v o Ae A v t C v v o 0 0より i 0.4 t 03 T vo vi e T C T: 時定数 i i=[], C= の場合 -e e =

19 コイル ( アキシアルリード ) ( ラジアルリード ) チョークコイル トロイダルコイル

20 コイルの用途 直流は通す 交流は通しにくい ノイズ除去 平滑回路 共振回路 電磁誘導

21 コイルの特性 i(t) =L L I v(t) () L : 磁束密度 L: インダクタンス [H] ( ヘンリー ) 誘導起電力 v(t) v t d dt L di dt ラプラス変換 Z s I インピーダンス LsI sl s j L

22 トランジスタ SC3AC ダーリントントランジスタ SB3/SD830 パワーダーリントントランジスタアレイ チップトランジスタ

23 トランジスタの種類 npn 型 pnp 型

24 基本特性 I h I h FE : 電流増幅率 C FE B

25 スイッチング作用

26 マイコンによるモータの駆動法 High/Low M High で回転 Low で停止 パワー電源 マイコン

27 ダイオード 定電流ダイオード 整流用ショットキーダイオード ブリッジダイオード ツェナーダイオード

28 発光ダイオード (LED) 白 7 セグ LED 自己点滅型 LED GB フルカラー LED(4 本足 ) チップ LED

29 ダイオードと LED の特性 ダイオード LED

30 整流回路 コンデンサ C がない場合 AC: Alternative Current DC: Direct Current 交流 ( ほぼ ) 直流

31 LED のつなぎ方の一例 LED( 赤 ) に流せる電流は 0 から 0[mA] 3.0~3.3[].7~.0[] 0~0[mA] 5[] =(3.0~3.3)/(0.0~0.0)=50~330[Ω] 通常 300[Ω]~[kΩ] 程度の抵抗を使用

32 オペアンプ 用途 演算増幅器 反転増幅器 非反転増幅器 差動増幅器 加算 減算 微分 積分 インピーダンス変換 コンパレータ ( 比較器 ) フィルター ( ノイズ除去など )

33 オペアンプ 特徴 ゲインが大きい ( 増幅率 0 3 ~0 6 ) 入力インピーダンス大 ( ) 出力インピーダンス小 ( 0) 負帰還をかけると 入力端子間電圧ゼロ バーチャル ショート (virtual short) 仮想短絡

34 記号と入出力関係 非反転入力端子 + 入力電圧 p m + - A o 出力電圧 - 反転入力端子 o A p m +, - : オペアンプ用電源 ( 回路図に書かないことが多い )

35 反転増幅回路 o A p m m p =0[] i v p =0[] o i - A + i v o i: 入力電圧 o : 出力電圧 m i o o A i m m i A i o

36 非反転増幅回路 m = p i = p - + A i o i o 0 i i i o

37 差動増幅回路 m = p p p - A + i o i m m p o 3 4 o

38 積分器 dv d C t C t v C t i o m d d d d m p =0[] i t i C v o m d - + A v o v p =0[] i t C C m i d p [ ] t C d t C i d d t C i o d

39 i 積分器 ( 別解 ) m p =0[] C i m m i i sc - A v o + o i v p =0[] : 積分 s sc i Cj i o

40 ボルテージフォロワー (oltage follower) インピーダンス変換 入力インピーダンス高 出力インピーダンス低 i o A o - A o o + i i p A o o i

41 ボルテージフォロワーの効能 i o i - + o 3 3 センサ計測器 o i 3 センサ o i 計測器

42 ローパスフィルタ C i v i i 3 C o i o + - o 0[] i i i 3 v o i sc i v i i sc v o v i3 sc 3 o 0

43 ローパスフィルタの伝達関数 o C C s G i C C s C s s G n n n s s

44 バタワース ローパスフィルタのスフィルタの 設計例 C C のとき G s s n C C s C f o C C C カットオフ周波数

45 論理回路 A B Y AND NAND A B Y O NO NOT A out XO 0 0 A B Y A B Y A B Y

46 定理 A B=B A ( AND) A A=A A+B=B+A (+ O) A+A=A (A B) C=A (B C) A (A+B)=A (A+B)+C=A+(B+C) A+AB=A A 0=0 A+= A =A A+0=A A A 0 A A A A A B A B A (not A) A B A B ドモルガンのド モルガンの定理

47 ロジック回路 IC の例 NOT 回路 (7404) AND 回路 (7408) O 回路 (743)

48 出力確認回路の例 5[] 5[] c SW 0[kΩ] A B A B AND H: SW off L: SW on O B A B に接続 A NOT LED Transistor 図 3.6: High/Low 信号生成回路 (SW: Switch) 図 3.7: ロジック回路の動作確認回路

49 等価回路の例 A A B X B X 図 3.9: XO の等価回路 A B Y

50 進数の足し算 例 例 0+0= (9) +0= 0+= (76) = (05)

51 半加算器 C A B S 図 3.0: Half Adder A B C S

52 全加算器 HA Co A D B S Ci 図 3.: Full Adder HA A B Ci D Co S Cv Cv