2008年5月アーカイブ

今回はブログメンバー4人とも同じテーマ(毎年恒例となっている社員旅行)で始まってます(^_^)

先週はD-CLUE恒例の社内旅行でした。“宮崎周遊3日の旅。南国の海、悠久の森、美しい城下町、そして旨い酒と料理”を楽しんできました。初宮崎だったので新鮮な出会いが沢山ありましたが特筆すべきは、古事記、日本書紀にも登場する“神話の町-高千穂”です。普通パンフレット写真はプロが絶好のタイミング撮影するので、いざその場に行って見ると“普段はこんなもんか”って事が多いのですが、ここは違いました。緑おおい茂る森に隠された垂直に切り立つ岩と渓谷、そこに落ちる滝。まさに神々の棲家という感じでした。こういった場所はあまり観光地化されないでいて欲しいものです。

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今回は「エミッタフォロア(その1)」です。

エミッタフォロアは、別名コレクタ接地回路とも言います。これはコレクタ電圧が動かない(つまり接地している)からそう呼びます。他にベース接地やエミッタ接地と言った物がありますが、その話は別の機会にするとして、今回はこのエミッタフォロアについて話してみます。英語で書くとemitter follower、直訳は“エミッタが従う”で、動作をそのまま名前にしています。
エミッタは誰に従うかと言うとベースです。ベース電圧が上がるとエミッタも上がり、下がると下がるのでこの回路はバッファとして使うことが一般的です。

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上の図で、出力電圧は
     出力電圧(VE)=入力電圧(VB)- ベースエミッタ間電圧(約0.7V)
とラフに書けます。ベースエミッタ間電圧は電流や温度で変わりますが、大きな変化はしないのでほぼ固定電圧がオフセットとして入っていると思えば、理解は簡単になります。
(エミッタ電流が減ってくると様子が変わりますので、ここでは十分なエミッタ電流が流れているとして下さい)

 

入力側は少ないベース電流(Ib)しか流れませんからインピーダンスが高いです。その反面、出力側のエミッタ電流(Ie)はIe=(1+β)×Ibとなり、大電流がながれてインピーダンスは低くなります。
センサー等の敏感なデバイスをそっと触り、その電圧を50Ωの測定器や負荷が複数並列に繋がったインピーダンスの低い回路に入力する時に使います。(オシロスコープにつなげて使うFETプローブは、FETを使ったソースフォロアになっている事が多いです)。
この便利なエミッタフォロアは、ときどきピーキングを出して(時には発振して)僕らの頭を悩ませてくれます。
特に負荷が容量性(コンデンサがついている)の時は危険度が増します。

 

(クリックすると図が表示されます。)

 

上の図は、エミッタフォロアの周波数特性をSimulationしたものですが、負荷容量を変えるとピーキングが発生します。
コンデンサは負荷に1つしかないのに不思議な感じがします。が、トランジスタの中のコンデンサが効いているのです。
 
それでは、最も簡単な等価モデル(下図)でその仕組みを説明してみます。

 

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となります(汗、汗)。
分母にZbe×ZLがあると言う事は、複素数のjω同士の掛け算があると言う事なので、分母<分子となる事を意味します。つまり、VE>VBとなる場合(ピーキング)があると言う事です。。。すみません、納得できないと思いますm(_ _)m

 

ここから先は、ちょっと面倒な計算をしないといけないので、次回「エミッタフォロア(その2)」で説明したいと思います。ではまた。

<実部と虚部とjω>

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ほぼ1ヶ月ぶりに更新となってしまいました。反省です。

最近、HDDの容量がものすごく大きくなってきたので、見たい番組を録画するのにあまり悩まなくなってきました。
ゴールデンウィーク中に録画した番組を見る時間をどう作るかって、悩んでいる方もいるではないでしょうか。

 
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私が小さい頃は、HDD内臓DVDはおろかビデオも無い時代でしたから、ウルトラセブンの時間になるとテレビの前に正座して待っていたものでした。そのために番組がある日は道草もせず家に帰り、時間を気にして宿題を片付けて、トイレを済ませて・・・などの準備を子供ながら頑張ってしたものでした。

そして番組が始まると息を呑み、まばたきを忘れ、人生最高の集中力を発揮していたのを思い出します。再放送などは無い時代でしたので、その時間にテレビの前にいないと二度と見られないと思って、必死でした。
”その時間と場所”のために、準備や用意をしておいて、その時はそれに集中するって事は、人として必要な訓練であったと思います。
色々と便利になると気が付かずに行っていた訓練をしなくなって、どんどん人は駄目になっていくと感じる今日この頃です。

 

今回は、交流理論でよく使う“jω(ジェイオメガ)”について話してみたいと思います。
(正式には複素関数っていうのですが、われわれの中ではジェイオメガで通じます)

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となります。電子回路で扱う要素は”振幅“と”位相“が殆どなので、この(1)~(3)式はオームの法則の次に重要です。なお、電子回路の3要素(抵抗、電圧、電流)は全てこの式で表すことができます。
実際に実部と虚部を計算して見ると以下の様になります。

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この2式を知っていれば、LCRを組合せたたいていの回路の特性を知る(または設定する)ことが出来ます。
共振周波数を知る(又は設定する)には(4)式を、共振の鋭さ(Qって言うことが多いです)を知る(又は設定する)には、(5)式と抵抗Rに関係を使えば良いのです。

 

図 1を使って実際に回路に特性を設定して見ましょう。
共振させたい周波数は100KHz、共振時のインピーダンスを1Ωとします。
(4)、(5)式からL=1.6uH C=1.6uF と決まります。
抵抗値はパラメータにしてR=0.1,1,10Ωとした時のインピーダンスをシミュレーションした結果を以下に示します。

 

(クリックすると図が表示されます。)

 

緑:R=0.1Ω、青:R=1Ω、赤:R=10Ωです。
共振の鋭さは抵抗を変更するれば好みに合わすことが出来ます。

 

今回は、周波数の計算で良く使う計算式を紹介しました。特に、

 

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の2式を知っていると(後オームの法則)、たいていの回路の周波数特性が分かります。

アナログ電子回路の世界は複雑怪奇な事が起きていて理解し難いって思う方も多いと思いますが、実際は、大きさと位相で全てが表現できるので、以外とシンプルな世界なのです。