お世話になります。
添付画像のようなトランジスタを使ったLED発振回路で、2点ほど疑問があります。
まず、トランジスタがONした時LEDに電流が流れますが増幅された結構大きい電流が流れるのではないかと思いますがQ1トランジスタのエミッタからLEDに向かっている回路には保護抵抗が使われておりません。これはなぜでしょうか?短い時間だから?
もう一点は、コンデンサCのプラス側がLEDのアノード側につながっています。これの意味がよく分かりません。コンデンサのプラス側とLEDのアノード間は電流が流れるのでしょうか?
例えばこれを、コンデンサのプラス側からLEDのカソード(GND)へ接続するのとでは意味がどう変わりますか?
申し訳ございませんが、初心者なので難しい事は理解できないかもしれませんのでよろしくお願いいたします。ステップアップのための質問です。よろしくお願いいたします。

「トランジスタを使ったLED発振回路の動作」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • 回答どもありがとうございます。
    LEDの色ですが一応電源が3Vしかないので赤LEDと考えます。

    1つ目の疑問は短時間であるから問題ない、というのは自分の予想通りで納得しました。

    備考のこのままじゃ動作しないんですが、については色々な所で紹介されている回路であることもあり動かないというのもおかしいと思い、この回答を受けて実際にブレッドボード上で試してみたらやはりきれいに点滅しました。
    NPNトランジスタを2つ使って2段増幅する回路の場合は電源とベース間に抵抗をいれているものも見つかりましたがPNPとNPNの組み合わせのこの場合は必要ないのでは?

    とりあえず補足の文字制限があるため、申し訳ございませんが2つに分割して投稿することにします。
    後半に続く

    No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2016/01/03 22:20
  • すみません、前半からの続きです。

    で、実際にやってみた結果で、コンデンサのプラス側からLEDのカソード(GND)へ接続するとご指摘どおり点滅しなくなりました。これはコンデンサを外した場合と同じ動作でした。
    もう一つ試してみたのですがコンデンサの極性を逆に紹介しているサイトもあるのでQ2のベース側をプラスにしてみると、こちらも問題なく見た目には同じように動作しました。何故でしょうか?
    コンデンサの電位は下側がLEDのVFで1.7Vくらいだとして上側はトランジスタのベースで0.7Vとすると下の方が大きいので通常下側をプラスにするんですよね?この場合あまり関係ないんですかね?

    またしても文字制限で書ききれなかったためもう一回分割します。申し訳ございません。続く・・・

      補足日時:2016/01/03 22:23
  • で、2つ目の疑問なんですけど最初はCへの充電は抵抗を流れてきた電流によって行われ、Cの電圧が上がってくるとベース電流が流れやがてトランジスタがONしてLEDへ電流が流れるので点灯し、電流はLEDにも流れるけどCの電位も低いのでそちら側にも流れると。そうなると、Q2のベースには常にQ1トランジスタのコレクタからCへ常に電流を供給するため、点滅する前にONしっぱなしになる気がするのですが、そこをどう理解すればよいですか?
    他の所の説明では、まず抵抗を流れた電流がCを充電していってQ2をONし、それによってQ1もONしLEDが点灯、Q1がONすると抵抗の方には電流が流れなくなり、やがてQ2のベース電流が流れなくなりトランジスタはOFFし、また、抵抗に流れ出す、みたいな説明になっていました。この説明は理解しやすいのですが、コンデンサとLEDのアノード間部分の接続の働きが分からなかったのです。

      補足日時:2016/01/03 22:25
  • 補足の回答長々とどうもありがとうございました。
    回答を読んである程度イメージができてきましたが、少し分からないことがあります。
    丁寧な説明をしていただいておりますが、理解が遅く申し訳なく思います。

    説明に16.5msecというのが出てきますが、添付の波形からはmsecというのは読み取れないのですが、0.0S付近の波形の立ち上がりの様子を説明されているということでよろしいでしょうか?
    あと最初の説明では、瞬間であれば問題ないといわれていましたがやはりこれだけ流れていると短時間といえども制限用の抵抗を入れたほうがよいということですか?

    またまた補足が長くなり申し訳ないですが3分割いたします。

    No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2016/01/05 00:22
  • >その結果Q2のベース電圧は0.54Vから1.2V低い-0.66Vまで下がります。その結果Q2のベースは完全にカットオフ状態になります。
     その後コンデンサC1には抵抗R1を通して充電が開始されます。

    ここの説明ですが、波形を見ると、V(b2)のベース電圧が-0.66V付近まで下がった後、I(C1)コンデンサの電流は0mAになっているのでその間に抵抗R1を通して充電されているようには見えず、次にコンデンサに電流が流れているのは、1.3s付近のトランジスタが再びONした後エミッタ電流より充電されているように思えます。

    申し訳ないですがここで分割いたします。

      補足日時:2016/01/05 00:23
  • もう一つは波形を見る限り、ベース電圧が直線的に上がっている間コンデンサが充電なり放電なりしているわけではなく0mAのままであるのにどうして直線的な上昇になっているのでしょうか?V(b2)のベース電圧直線的に上昇している間は抵抗からの電流ですよね?(このトランジスタがOFFしている期間はコンデンサはOPENと同じ状態なんですよね?)
    あと、R1の抵抗を小さくしてみるとおっしゃるとおり点灯になりました。

    以上、よろしくお願いいたします。
    たびたび申し訳ないです。

      補足日時:2016/01/05 00:26

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A 回答 (6件)

回答NO.2です。

補足コメントありがとうございます。

初めに間違った回答をしてしまいました。ごめんなさい。

実際の回路をシミュレーションしてみました(こちら: http://yahoo.jp/box/rdFFTa)のでその結果を使って以下に説明します。

 まず、回路条件ですがQ1のhFEを283、Q2のhFEを130.4、抵抗R1の値を500kΩとします。LEDは赤色だと思いますがフェアチャイルド製のQTLP690Cを使います。

 シミュレーション結果は左側に波形で示されてます。
各波形は一番上からQ2のベース電圧V(b2)、LEDのアノードの電圧V(da)、コンデンサC1に流れる電流I(C1)(ポイントDAからB2の方向を正とします。)、LEDの電流I(D1)、最後にLED QTLP690Cに18mmA電流を流した時のVFV(f2)と順方向電圧降下V(f2)となってます。

 シミュレーションではスタートと同時に電源V1を0Vから3Vへ立ち上げてます。このトランジェントシミュレーション時間は3秒です。

 まず、電源を立ち上げた瞬間は抵抗R1を経由してトランジスタQ2のベースへ電流が流れ込みます。この時はまだLEDには電流が流れていません。LEDは1V程度までは非常に大きな抵抗値を持ちますのでR1を流れる電流は殆どQ2のベースに流れ込みます。

 Q2に流れる最初にベース電流Ib2iは

  Ib2i=(3V-0.7V)/500kΩ=4.6uA 流れます。
1
このIb2iはトランジスタQ2とQ1で増幅されます。Q2のhFE2とQ1のhFE1を使って、Q1のコレクタ電流Ic1iは

  Ic1i=Ib2i×hFE2×hFE1 (1)

で計算できますからQ1のコレクタ電流Ic1iは

  Ic1i=4.6uA×130.4×283=170mA

と計算されます。実際のシミュレーション結果では140mA程度とちょっと少ない。この電流が最初のLED電流となります。シミュレーション結果のI(D1)を見てみると140mA程度の電流が時間16.5msecまで続いてそこで急激に電流が無くなります。
 もうお気づきと思いますが、この電流の値はLED にとっては最大定格をはるかに超える電流です。一般的な赤色LEDの最大定格電流は20mA程度ですから、こんなに大きな電流を流せばLEDが壊れるか劣化してしまいます。
 またIc1iは抵抗R1とQ1、Q2のhFEで決まってくる電流ですから例えばR1を100kΩにすればIc1iは5倍の850mAにもなってしまいます。またhFEもバラツキますから、Q1のコレクタ電流の絶対最大定格を超えてしまう可能性も考えられます。
 ですから、対策としてQ1のコレクタとLEDのアノードの間に電流制限用の抵抗を入れなければまずいということになります。

 この大きな電流が流れている期間はLEDのアノードがほぼ一定の電圧、この場合は電圧波形V(da)になりますが、約2.7Vの値になります。この一定電圧の間、LEDのアノードからQ2のベースへ向かってコンデンサC1を充電します。電源が投入された瞬間に一番大きな充電電流が流れますがその後エクスポーネンシャルで充電電流は時間とともに減少してゆき16.5msec経過後に充電電流は殆どゼロまで低下します。その結果、Q1のコレクタ電流もなくなってLED 電流は急激に低下します。その結果LEDのアノードの電圧は一定の電圧まで差がいます。この場合は2.7Vから約1.5Vまで約1.2Vほど下がります。この1.2Vはコンデンサに充電された電圧に相当します。
 その結果Q2のベース電圧は0.54Vから1.2V低い-0.66Vまで下がります。その結果Q2のベースは完全にカットオフ状態になります。
 その後コンデンサC1には抵抗R1を通して充電が開始されます。Q2のベース電圧V(b2)を見るとわかりますがV(b2)は時間とともに直線的に上がってゆきますそしてV(b2)が0.2V程度まで上昇するとQ2のベース電流が少し流れ始め、その電流がhFE倍されてQ1のベース電流になりそれが更にhFE倍されてLED電流の増加となります。結果としてLEDの電流の増加とともにLEDのアノード電圧も少々し始めます。LEDのアノード電圧が上がり始めればまたコンデンサC1への充電が始まりQ2のベース電流が増え始めます。その結果Q1のコレクタ電流もさらに増えてゆきLEDのアノード電圧も増えます。このような状況を正帰還状態と言いますが、正帰還状態によってLED電流は急激に増加することになります。
 そしてまたLED電流は140mA程度流れ同じく16.5msec後にコンデンサC1の充電が終了しLEDの電流はOFFされます。あとは先ほどの説明と同じ繰り返しになりLEDの点滅が繰り返されるわけです。


 それでは補足にありました質問について以下に回答いたします。

1)
>備考のこのままじゃ動作しないんですが、については色々な所で紹介されている回路であることもあり動かないというのもおかしいと思い、この回答を受けて実際にブレッドボード上で試してみたらやはりきれいに点滅しました。
>NPNトランジスタを2つ使って2段増幅する回路の場合は電源とベース間に抵抗をいれているものも見つかりましたがPNPとNPNの組み合わせのこの場合は必要ないのでは?

回答>>ちょっと舌足らずで申し訳ありません。正確には起動しない場合がありますよ、ということです。上で動作を説明しましたが
 電源の立ち上げ時に抵抗R1経由でQ2のベースに電流を流します。そしてQ1のコレクタに大きな電流が正帰還効果で流れC1を経由してのQ2ベースへの充電電流が流れ始めますがこの充電電流が小さくなっても抵抗R1からの電流の値が大きいとLED電流、すなわちQ1のコレクタ電流、が下がり始め無くなってしまうのです。LED電流が下がらなければLEDのアノード電圧も下がらなくなりますのでQ2ぼベース電圧を急激に下げることができなくなります。その結果LEDは点滅ではなくて点灯しっぱなしになってしまいます。
 ブレッドボードで試されてるならR1n値を小さくしてみれば、この現象は確認できると思います。

2)
>で、実際にやってみた結果で、コンデンサのプラス側からLEDのカソード(GND)へ接続するとご指摘どおり点滅しなくなりました。これはコンデンサを外した場合と同じ動作でした。
>もう一つ試してみたのですがコンデンサの極性を逆に紹介しているサイトもあるのでQ2のベース側をプラスにしてみると、こちらも問題なく見た目には同じように動作しました。何故でしょうか?
>コンデンサの電位は下側がLEDのVFで1.7Vくらいだとして上側はトランジスタのベースで0.7Vとすると下の方が大きいので通常下側をプラスにするんですよね?この場合あまり関係ないんですかね?

回答>>電解コンデンサを極性を逆にしても動作をしたのはなぜか?ということですが、極性が逆になれば実効的なコンデンサの容量はかなり小さくなってしまいますが容量がなくなるわけではありません。ですから動作はするけれどコンデンサの容量は小さくなってしまう。更に長期間使用すればコンデンサへのダメージが生じます。ですから下側をプラスに接続するのが正しい接続ということになります。

3)
>で、2つ目の疑問なんですけど最初はCへの充電は抵抗を流れてきた電流によって行われ、Cの電圧が上がってくるとベース電流が流れやがてトランジスタがONしてLEDへ電流が流れるので点灯し、電流はLEDにも流れるけどCの電位も低いのでそちら側にも流れると。そうなると、Q2のベースには常にQ1トランジスタのコレクタからCへ常に電流を供給するため、点滅する前にONしっぱなしになる気がするのですが、そこをどう理解すればよいですか?

回答>>最初は上で説明したようにC1向こう側はLEDのアノードにつながってます。最初の時点ではQ1はOFFしてますからコンデンサC1には直列にLEDがつながってることになります。またコンデンサC1の逆側はトランジスタQ2のベースです。トランジスタのベースはいくら上昇しても高々0.7V程度です。そうするとC1の充電には最大0.7V程度しか電圧が与えられないことになります。そうするとC1に直列につながっているLEDにも最大0.7Vていどしかかからないことになります。LEDの電流は0.7V程度ではnAのオーダーで極端に小さな電流しか流せません。結果、コンデンサC1への充電は殆ど行われないのでコンデンサはこの状態ではLED側がopenになってるのと等価な状態です。ですから最初は抵抗R1からの電流は殆どQ2のベースへ供給されることになります。
 ですから、最初はいきなりQ2のベースへ抵抗R1を通ってきた電流が流れてそれが2つのトランジスタで増幅され、Q1の大きなコレクタ電流、即ちLED電流となるわけです。そして大きな電流が流れてLEDのアノード電圧が急激に立ち上がるのでその結果コンデンサC1へLEDのアノードからベースへ向かって大きな充電電流(最初の瞬間が一番大きくその後、対数的に減少してゆく)が流れ一定時間後の充電電流がゼロ近くまで下がりLEDの電流が急に下がってアノード電圧が急に下がりその下がった電圧の分だけQ2のベース電圧が下がるのでQ2がカットオフされるという流れになるわけです。
この回答への補足あり
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回答NO.3に新しい質問が上がりましたので以下に回答いたします。



1)
>説明に16.5msecというのが出てきますが、添付の波形からはmsecというのは読み取れないのですが、0.0S付近の波形の立ち上がりの様子を説明されているということでよろしいでしょうか?
>あと最初の説明では、瞬間であれば問題ないといわれていましたがやはりこれだけ流れていると短時間といえども制限用の抵抗を入れたほうがよいということですか?


回答>>説明で16.5msecと言ってたのは実は26.5msecでした。すみません。この説明はそうです、0.0s付近の波形の立ち上がりの様子を説明しました。
 それからLEDに流れる電流ですが流れてる時間が数usec以下ならば何とかLEDは劣化しないですが、数十msecという時間は半導体にとってはDC条件と同じくらい厳しい条件と考えて差し支えありません。ですから何も制限抵抗を入れないとLEDは劣化ないしは破壊してしまいます。制限抵抗は入れた方がいいです。

2)
>>その結果Q2のベース電圧は0.54Vから1.2V低い-0.66Vまで下がります。その結果Q2のベースは完全にカットオフ状態になります。
>> その後コンデンサC1には抵抗R1を通して充電が開始されます。

>ここの説明ですが、波形を見ると、V(b2)のベース電圧が-0.66V付近まで下がった後、I(C1)コンデンサの電流は0mAになっているのでその間に抵抗R1を通して充電されているようには見えず、次にコンデンサに電流が流れているのは、1.3s付近のトランジスタが再びONした後エミッタ電流より充電されているように思えます。

回答>>説明に使ったシミュレーション結果の波形が細かいところではわからないような波形になってしまってましたのでこちら(http://yahoo.jp/box/AD6Ct5)にシミュレーション時間を50msecに短くして実行した波形を示します。
 V(b2)のベース電圧が-0.51V(前回の説明では-0.66Vと説明しましたが正確には-0.51Vでした。)まで下がった後はI(C1)コンデンサの電流は0mAではなくて-7uAに変化してます。電流の極性がマイナスの極性になってますので電流の方向は回路図に示したC1の矢印の電流の方向とは反対になってます。つまり抵抗R1から流れてくる方向になってます。これがR1から充電されてる電流になります。
 また1秒以上経過してから再びQ1がONした後のC1の電流は流れる方向がマイナスからプラスに転じてます。すなわち、LEDのアノードからQ2のベースへ向かう方向になってます。この状態ではこのC1の充電電流はQ1のコレクタから供給される電流になります。

3)
もう一つは波形を見る限り、ベース電圧が直線的に上がっている間コンデンサが充電なり放電なりしているわけではなく0mAのままであるのにどうして直線的な上昇になっているのでしょうか?V(b2)のベース電圧直線的に上昇している間は抵抗からの電流ですよね?(このトランジスタがOFFしている期間はコンデンサはOPENと同じ状態なんですよね?)
あと、R1の抵抗を小さくしてみるとおっしゃるとおり点灯になりました。

回答>>この充電は抵抗R1(500kΩ)を介してコンデンサC1(10uF)に充電される状況です。この充電時定数τは τ=R1×C1 で決まりますから、この式に値を入れて計算します。

    τ=500E3×10E-6=5sec

と計算できます。この時定数の5秒に対してベース電圧の充電が終了する時点、約1.46秒は時定数に比べてかなり小さいのでほぼ直線に見えてるだけです。ちなみにこの区間を拡大してシミュレーションした結果(http://yahoo.jp/box/Ce6gNX)を見てください。V(b2)の波形に赤い細い直線を引いてあります。これを見るとV(b2)は時間の経過とともに緩やかに直線から離れて行ってるのが分かるかと思います。ですから、実際には直線ではなく通常のCRの充電カーブを描いてると考えて差し支えありません。
 また、シミュレーション波形のコンデンサC1の電流変化を見てください。I(C1)は-7uAから時間の経過とともに少しづつその絶対値が減少してるのが分かります。I(C1)が変化しなければV(b2)の充電波形も直線になりますがこのように充電電流が少しづつ減って来ますので時間とともに少しづつV(b2)は直線から離れてくるわけです。
 それから、この期間はQ1はOFFしてますが、コンデンサC1のLEDのアノード側は1.5Vになってます。この電圧はコンデンサにたまった電化によるものです。充電電流はそのままLEDに流れ込んでます。ちなみにLED電流はI(C1)と同じ電流が流れてます。シミュレーション結果ではI(D1)の極性がプラスになってますが、LEDの電流はシミュレーションではアノードからカソードの方向が基準でプラスです。ということで、充電電流I(C1)はそのままLEDを流れてGNDへ流れてるということが分かります。
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この回答へのお礼

色々どうもありがとうございました。
何となくですが分かりました。たったこれだけの回路でも細かく解析していくと最初考えていた以上に結構大変なんですね。

お礼日時:2016/01/06 01:03

回答NO.3の質問3)への回答の最後に追加があります。



>ですから、最初はいきなりQ2のベースへ抵抗R1を通ってきた電流が流れてそれが2つのトランジスタで増幅され、Q1の大きなコレクタ電流、即ちLED電流となるわけです。そして大きな電流が流れてLEDのアノード電圧が急激に立ち上がるのでその結果コンデンサC1へLEDのアノードからベースへ向かって大きな充電電流(最初の瞬間が一番大きくその後、対数的に減少してゆく)が流れ一定時間後の充電電流がゼロ近くまで下がりLEDの電流が急に下がってアノード電圧が急に下がりその下がった電圧の分だけQ2のベース電圧が下がるのでQ2がカットオフされるという流れになるわけです。

この文章の後に以下の文章を追加します。

C1への充電電流が十分小さくなってももともとの抵抗R1から流れてくる電流が大きいと結果的にQ1のコレクタ電流が下がらずにLEDの電流が下がらないということが起きます。そういう場合、LEDの電流が下がらないのでLEDのアノード電圧の急激な低下も起きないのでQ1のベース電圧の急激な低下も起きずQ2のカットオフも起きないことになってLEDは点灯しっぱなしになってしまします。
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回答NO.3の続きです。

文字制限に掛かってしまったので追加しました。

4)
>他の所の説明では、まず抵抗を流れた電流がCを充電していってQ2をONし、それによってQ1もONしLEDが点灯、Q1がONすると抵抗の方には電流が流れなくなり、やがてQ2のベース電流が流れなくなりトランジスタはOFFし、また、抵抗に流れ出す、みたいな説明になっていました。この説明は理解しやすいのですが、コンデンサとLEDのアノード間部分の接続の働きが分からなかったのです。


回答>>これは上の3)で説明したように最初はCへの充電は起きませんということです。
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今日は。


 この回路はこのままじゃ実際動作しないんですが、とりあえず2つの質問について以下に説明します。
1.トランジスタがONした時LEDに電流が流れますが増幅された結構大きい電流が流れるのではないかと思いますがQ1トランジスタのエミッタからLEDに向かっている回路には保護抵抗が使われておりません。これはなぜでしょうか?短い時間だから?

回答>>もし、LEDのVF(順方向電圧降下)が小さい赤色LEDだったら、瞬間的ではありますが大きな電流が流れる可能性があります。LEDが白色LEDだったらVFは3V以上ありますからそんなに大きな電流は流れません。赤色LEDだったらVFは1.8V程度なので瞬間的に流れる電流はかなり大きな電流になります。でも流れる時間はせいぜい数十μsec程度なのでトランジスタにダメージは与えません。

2.コンデンサCのプラス側がLEDのアノード側につながっています。これの意味がよく分かりません。コンデンサのプラス側とLEDのアノード間は電流が流れるのでしょうか?
例えばこれを、コンデンサのプラス側からLEDのカソード(GND)へ接続するのとでは意味がどう変わりますか?

回答>>Q1が「ON」してLEDに電流が流れ始めると同時にLEDのVFが例えば白色LEDならば約3.2Vに瞬間的に上昇します。
 この時Q2のベース電圧は0.7V程度になります。結果LEDのアノードからコンデンサCを通って大きな充電電流がQ2のベースに流れ込みます。この電流はやがてコンデンサCへの充電が終了に近づくにつれて少なくなってゆきます。この充電電流がQ1を「ON」するのに必要なQ1のベース電流以下になるとQ2は「OFF」してLEDが消灯します。その後は抵抗100kΩからコンデンサCに充電が開始されてQ2のベース電圧を少しずつ上昇させます。そしてQ2が「ON」できる電圧(約0.7V)までQ2のベース電圧が上昇すると再びQ2とQ1が「ON]になりLEDに電流を流し、かつコンデンサCを経由してQ1の「ON」状態を一定時間保持します。
 という動作になりますのでコンデンサCはQ1が「ON」になった状態を一定時間維持するためにLEDダイオードのアノードからQ2のベースへCの充電電流を利用して電流を流します。
 コンデンサのプラス側からLEDのカソード(GND)へ接続するとQ1が「ON」した時にその「ON」状態を維持するためにQ2のベースへ電流を流してやる経路がなくなりますのでLEDの点滅動作ができなくなってしまいます。

備考>>最初に、「この回路はこのままじゃ実際動作しないんですが、」と述べましたがその理由はQ1のベースと電源3Vの間に抵抗が本来必要なんですが、この回路にはその抵抗がありません。実際は数百Ωの抵抗が必要になります。抵抗が無ければLEDの点滅動作は動きません。
この回答への補足あり
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この回路は、「シリアルオシレータ」の変形ですね。


動作原理はこちらをどうぞ。
http://ednjapan.com/edn/articles/1309/12/news004 …

> 初心者なので難しい事は理解できないかもしれませんのでよろしくお願いいたします。
> ステップアップのための質問です。
筆者はこちらのBBSにいるから、「シリアルオシレータの動作原理」としてどこが理解できないか書けば親切に説明してくれますよ。
https://bbs.ednjapan.com/ADI/index.php?bid=4
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この回答へのお礼

どうもありがとうございました。
参考になりました。

お礼日時:2016/01/06 00:59

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現在CR発振回路を製作し、ある周波数で発振させた時の動作を記録しレポートとしてまとめようと取り組んでいるところです。

そこで疑問になったのが周波数の決め方なのですが
書物やサイトで調べたところいろいろな求め方を見ることができました。
回路が違うので求め方も変わるとは思うのですが、素人の私では何が正しいか分からなかった為質問させて頂いたところです。
今回見つける事が出来た回路や式を載せてみたいと思います。
回路はAAで書くので見づらくなりますが雰囲気をつかんでいただければと思います。

その1

  IC1   C    Rp    IC2
┌--|>○---||-----□---|>○--┐
|           |            |
|            □R        |
|           |           |
└---------------------------┘

|>○:IC1,IC2はインバータのつもりです。74HC04を使用予定としています。
||:Cはコンデンサです。
□:R,Rpは抵抗です。RpはIC保護用でCRの値には関係ないみたいです。
縦に入っている抵抗は、CとRpの間から繋がっています。

この回路の式は
f=1/(2.2*C*R)
でした。

その2
  Rt
┌---□----┐
| IC1    |     IC2 
|--|>○---------|>○--┐
| Ct                 |
└--||-------------------┘

|>○:IC1,IC2はインバータのつもりです。74HC04を使用予定としています。
||:Ctはコンデンサです。
□:Rtは抵抗です。
この回路の式は
T=-Ct*Rt(ln*(Vth/(Vdd+Vth))+ln((Vdd-Vth)/(2Vdd+Vth)))
です。

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どちらも合っているとは思うのですが、幾ら調べても類似したものが見つけることが出来なくて少々不安になっています。

その1は以下のサイトより
http://www.hobby-elec.org/ckt29.htm

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疑っていたら学習は進まないのはわかりますが、間違った知識は学びたくなかったのです。
ぜひご回答よろしくお願いします。

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Aベストアンサー

2番目の回路の発振周期の式は以下が正しいのでは?
   T = Ct*Rt*ln{ ( Vdd + Vth )*( 2*Vdd - Vth )/Vth/( Vdd - Vth ) } --- (1)
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となります [1]。どうして式(1)になるのかは計算できますがそこまで知りたいですか?

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しかし、設計上の適した容量と言う物が有りますので、むやみに変更する事は止めるべきです。

昔のアナログ回路では実装の電線によるL分やC分なども考慮した回路図からは理解出来ない設計製品も多数有ります。
 
単純に「良い」「悪い」かと 質問されるレベルでは、本質的解決やスキルアップには繋がらないと思います。(なんて おおきな事が言えない 素人です。ごめんなさい。)

Q発振回路、RC積分回路

周期Tを周波数fとRC積分回路のコンデンサCと抵抗Rで求めたいんですけど公式がわかりません…
教えてください!!

Aベストアンサー

こちらの資料が計算の過程まで書いてあってわかりやすいんじゃないかな.
http://www.tzwrd.co.jp/technology/denshi/hasshin.pdf

QLEDをトランジスタで点灯させる方法

2SC1815のトランジスタで電流を増幅してLEDを点灯させたいのですが、可能でしょうか?
そのような回路図もあったら教えて下さい。

Aベストアンサー

普通は、次の[ドライブ電流の増大法]のような回路です。
http://www.necel.com/ja/faq/mi_com/__com_led1.html

QCR発振の原理

トランジスタのCR発振の原理について説明が出来る方、おおまかでもよろしいのでお願いします。

Aベストアンサー

No.2のymmasayanです。補足です。
移相回路で180度遅らせると書きましたが、参考URLの場合は180度進ませるです。
(移相回路がCRの接続の仕方で2種類あります)
進みでも遅れでも180度で反転ですので結局は同じことなのですが。

QEEPROMとはどういうものですか。

文献を読んでいましたら、EEPROMの言葉が出てきました。いわゆるRAMとはなにか違うのでしょうか。

Aベストアンサー

RAMは「Random Access Memmory」で任意のアドレスのデータを読み書きできます。ランダムではないのがシーケンシャルです。たとえば磁気テープは先頭から順に読まないとアクセスできません。

ROMは「Read Only Memory」で読み出し専用メモリです。

上記の言葉の定義からわかるように、RAMとROMは反意語ではありません。ですが、慣習的にROMはランダムアクセス可能なリードオンリーメモリとして使われており、普通はROM←→RAMとして使われています。

リードオンリーと言ってもどこかで書き込まなくてはならないのですが、
・工場で製造時に書き込まれる(と言うか作り込まれる)のがMaskROMです。
・フィールド(市場)、つまりお客さんの手で書き込まれるのがPROM(Programable ROM)です。

PROMも2種類有り一旦書いたら消せないものと、消せるものがあります。

消去方法も色々あります。紫外線を当てて消すものや電気的に消すものがあります。

電気的に消せるのがEEPROM(Electrical Erasable PROM)です。

ですからEEPROMにも色々な種類があります。また言葉通りの定義だけでなく、歴史的な(慣習的な)呼び方もあります。(上記のROMとRAMのような関係)
と言うことで簡単には説明できませんが、質問の回答としては「電気的に消去可能でフィールドで再書き込み可能なリードオンリーメモリがEEPROMであり、RAMは読み書き可能なメモリ」となります。

RAMは「Random Access Memmory」で任意のアドレスのデータを読み書きできます。ランダムではないのがシーケンシャルです。たとえば磁気テープは先頭から順に読まないとアクセスできません。

ROMは「Read Only Memory」で読み出し専用メモリです。

上記の言葉の定義からわかるように、RAMとROMは反意語ではありません。ですが、慣習的にROMはランダムアクセス可能なリードオンリーメモリとして使われており、普通はROM←→RAMとして使われています。

リードオンリーと言ってもどこかで...続きを読む

Q三端子レギュレータに付けるコンデンサ

三端子レギュレータ7805を使用するのに、あるHPで「入力、出力側にそれぞれ1つずつ0.1μFのコンデンサを付ける」というのを見た事があるのですが、別の本には入力側には22μF、出力側には100μFを取り付けるとありました。
どちらが正解なのでしょう?また、2つの違いは何でしょう?
目的に応じて使い分けたりするのでしょうか?

Aベストアンサー

どちらも正しく、どちらも間違っています。
本に書いてあるから、ではなく、設計によって違ってきます。
つまり、入力電圧、入力のリップル含有率、出力電流、出力に求めたいリップル含有率、出力のリアクタンス分・・・などなど
それによって計算します。
それから、リップル率によってコンデンサに流れる電流を求め、そこから発熱を求め、それに耐えられるコンデンサを選びます。
また、入力電圧と出力電圧の差、出力電流、リップル率、使用状態の周囲温度などから、レギュレータの発熱を計算し、熱抵抗を求めて、放熱板を決定します。
かなり面倒な計算なので、おおよその回答を言いますと、7805は出力が5V1Aの定格ですから、最大0.8Aまで使うとし、入力はAC6Vの全波整流として、入力も出力も100μFの電解コンデンサと0.1μFのプラスチックコンデンサを並列接続したもので、いけると思います。
ただし、0.1μFのコンデンサはレギュレータの足に直結します。
100μFのコンデンサは回路中についていればどこでも良いです。

入力はAC6Vの全波整流で、出力電流を0.8A取ると、レギュレータで約1.6Wを消費しますので、周囲温度を30℃まで使うとして、ジャンクション温度を80℃にしたければ、熱抵抗は25℃/W程度の放熱板が必要です。
これ以外の入力電圧や、出力電流の場合は再計算が必要です。

どちらも正しく、どちらも間違っています。
本に書いてあるから、ではなく、設計によって違ってきます。
つまり、入力電圧、入力のリップル含有率、出力電流、出力に求めたいリップル含有率、出力のリアクタンス分・・・などなど
それによって計算します。
それから、リップル率によってコンデンサに流れる電流を求め、そこから発熱を求め、それに耐えられるコンデンサを選びます。
また、入力電圧と出力電圧の差、出力電流、リップル率、使用状態の周囲温度などから、レギュレータの発熱を計算し、熱抵抗を...続きを読む

Q正弦波発振回路、それぞれの特徴

LC発振、CR発振、水晶発振のそれぞれの特徴や動作を教えてください。

Aベストアンサー

          長所               短所
水晶発振  周波数が格段に安定   任意に周波数を変えることが難しい
CR発振  比較的、精度・安定度が良い   高い周波数は困難
      計算値と合わせることが可能   (数十MHzくらいまで)
    (CR素子は精度の良いものが入手可能)
LC発振  高い周波数が得意     精度・安定度は悪い

基本的に、周波数可変の高周波を狙うなら、LC発振しかない。
先ずLC発振で原発振を手に入れ、何らかの方法で(PLLなど)で周波数の安定を図る。

QLED点滅回路の利用について

弛張発振回路を使ったLED点滅回路を利用して、リレーをONOFFする回路を作ろうとしているのですが、周期を早くするにはどの部品を交換すればいいでしょうか?

現在、回路は
​http://www.rlc.gr.jp/prototype/led/tenmetu/shichou/pika.htm​
を参考に製作、LEDをリレーに交換している状態です。

また、自分の電子工作の知識は回路図を紹介してるHP等を見て、部品を探してきて組める程度です。

詳しい方、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

tanceです。

点滅しますかぁ・・・。
個人で勉強のために作るのであればまあこの回路でも構いませんが
仕事で使うなら是非もっと安全な回路をお奨めします。

まず、緑のLEDにもいろいろあるので、例えばインジウム、ガリウム、
アルミニウム、燐 の緑LEDだと定格電流での順電圧は常温で 2.1V
くらいになります。

NPNトランジスタのベース抵抗R=100kΩには直流として約24μAくらい
流れます。(3V-0.65V)/100k = 23.5uA
2SC1815の電流増幅率はものによっておおきくばらつき、70~700くらい
あります。仮にGRランクでhFEが300あったとしましょう。
コレクタ電流は23.5u×300 = 7.05mA流れます。

次に2段目の2SA1015のコレクタ電流を計算してみましょう。
ベース電流が7mAですので、hFEが100しかなかったとしても700mA
流せます。要はLEDが上記のようなInGaAlP製だったらこの過大電流で
トランジスタかLEDが壊れます。

また、このような完全なON状態を基準にしてコンデンサで正帰還を
かけた回路は発振しません。弛張発振器は出力が電源電圧の中間に
バイアスされるようなリニア領域で動作するアンプに正帰還をかける
ことで発振を起こすものです。(Cを除いた回路で出力が中間電圧
になっていることが必須)

実際に発振しているのは、運良く大電流が流れない状況にあるため
でしょう。LEDがInGaN(インジウム・ガリウム・窒素)で出来ている
緑なら3Vでは数10mAしか流れないので2SA1015に大電流が流れる
こともありません。

そうでなければトランジスタのhFEランクが低いものだったのかも
しれません。

それにしても、Cの電荷を使い切ってRに電流が流れなくなるという
説明はやはりおかしいです。本当は、正帰還の量が時間とともに減る
のでアンプが飽和から脱し、その出力電圧変化がCで帰還されることで
出力変化が加速され一気に反転する・・・という動作になります。

強いて言えば、電流が減るのはトランジスタのベースであって、R
ではありません。特に2SC1815のエミッタが直接GNDに接続されている
ので、ベース電圧はほとんど変化せず、Rにはほぼ一定(以上)の電流
が流れ続けます。

もうひとつ。コンデンサに電解コンデンサを使っていますが、Cへの
充電電圧は一定方向ではありません。LEDが点いているときは図の向き
に正しく充電されますが、消えているときは逆電圧がかかります。

部品点数を最小限にした回路ということでは、hFEランクやLEDを選べば
発振するかもしれませんが、たくさん作ったりすると必ず問題がでる
回路ですのでご注意ください。

tanceです。

点滅しますかぁ・・・。
個人で勉強のために作るのであればまあこの回路でも構いませんが
仕事で使うなら是非もっと安全な回路をお奨めします。

まず、緑のLEDにもいろいろあるので、例えばインジウム、ガリウム、
アルミニウム、燐 の緑LEDだと定格電流での順電圧は常温で 2.1V
くらいになります。

NPNトランジスタのベース抵抗R=100kΩには直流として約24μAくらい
流れます。(3V-0.65V)/100k = 23.5uA
2SC1815の電流増幅率はものによっておおきくばらつき、70~700くらい
あります...続きを読む

Qトランジスタのベース・エミッタ間飽和電圧とは

電子回路の本を読んでいて、トランジスタに「ベース・エミッタ間飽和電圧」という用語があるのを知りました。

以下のことを知りたいと思い検索してみましたが、なかなか良い情報にたどり着けませんでした。

1. この電圧の定義 : ベース端子とエミッタ端子の間の電圧なのか?
2. この電圧の特性 : 大きければいいのか、小さいほうがいいのか?
3. 飽和の意味: コレクタ電流が最大になった状態という意味で正しいのか?

上記に関する情報または情報源についてよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

>1. この電圧の定義 : ベース端子とエミッタ端子の間の電圧なのか?

回答>>そうです。

>2. この電圧の特性 : 大きければいいのか、小さいほうがいいのか?

回答>>どちらかと言えば小さい方が良い。

>3. 飽和の意味: コレクタ電流が最大になった状態という意味で正しいのか?

回答>>ベース・エミッタ間飽和電圧はコレクタ電流が最大になった状態とは違います。
 まず、コレクタには外部から定電流源で規定の電流、例えば100mAを流しておきます。このときベースにも規定の電流を外部から定電流源で、例えば10mAを流します。このベース電流は半導体メーカによりますが、コレクタ電流の1/10または1/20を流します。通常hFEは100くらいか、それ以上の値を持ってますのでこのベース電流は過剰な電流と言うことになります。例えばhFEが100あったとすれば、ベース電流が10mAならコレクタ電流はそのhFE倍、すなわち1000mA流せることになります。逆にコレクタ電流を100mA流すのに必要な最低のベース電流はその1/hFEでよいわけですから、1mAもあればよいわけです。
 「ベース・エミッタ間飽和電圧」の仕様はトランジスタをデジタル的に動かしてスイッチとして使う場合を想定したものです。
 例えばコレクタ負荷が抵抗で構成されてる場合にトランジスタがONしてコレクタ電流として100mA流す場合、トランジスタをしっかりONさせるためにベースにはhFEから考えてぎりぎりの1mAより多くの電流を流します。
 このように必要以上にベース電流を流すことをオーバードライブと言いますが、そのオーバードライブの度合いをオーバードライブ係数、Kov=Ic/Ib で定義します。コレクタ電流を100mA流し、ベース電流を10mA流せばオーバードライブ係数、Kovは 10になります。
 実際にトランジスタをスイッチとして使用する場合はこのオーバードライブ係数を目安にして、ベース電流を流すように設計します。その際、ベースーエミッタ間の電圧VBEが計算上必要になりますのでこのベース・エミッタ間飽和電圧を使います。例えば、NPNトランジスタをONさせてコレクタに100mA流す場合、ベースにコレクタ電流のKov分の1の電流を流すようにベースと信号源の間の抵抗値RBを計算します。信号源の「H」の電圧が2.5Vの場合、RBはベース・エミッタ間飽和電圧をVBE(sat)とすれば、

    RB=(2.5V-VBE(sat)/10mA 

のようにして求めます。

>1. この電圧の定義 : ベース端子とエミッタ端子の間の電圧なのか?

回答>>そうです。

>2. この電圧の特性 : 大きければいいのか、小さいほうがいいのか?

回答>>どちらかと言えば小さい方が良い。

>3. 飽和の意味: コレクタ電流が最大になった状態という意味で正しいのか?

回答>>ベース・エミッタ間飽和電圧はコレクタ電流が最大になった状態とは違います。
 まず、コレクタには外部から定電流源で規定の電流、例えば100mAを流しておきます。このときベースにも規定の電流を外部から定電流源で、例...続きを読む


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