メカトロニクス　１１／２４

1

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 )

メカトロニクス　１１／２４

2

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

メカトロニクス　１１／２４

3

抵抗

• 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。

R

メカトロニクス　１１／２４

4

カーボン抵抗器１／８W１／４W１／２W　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。

抵抗

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。

メカトロニクス　１１／２４

5

抵抗

集合抵抗

ディジタルＩＣ回路で良く使われる。

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。

集合抵抗

(a) 共通端子あり

(b) 個別端子

メカトロニクス　１１／２４

6

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

小型でプリント基板取りつけ

可変抵抗

メカトロニクス　１１／２４

7

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。

メカトロニクス　１１／２４

8

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

バイパスコンデンサ（パスコン）に多用される

コンデンサ

メカトロニクス　１１／２４

9

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

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。

各種大容量コンデンサ

メカトロニクス　１１／２４

10

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。

各種可変容量コンデンサ

メカトロニクス　１１／２４

11

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。

メカトロニクス　１１／２４

12

カラー帯があるほうがカソードとなります。

ダイオード

K：カソードA：アノード

メカトロニクス　１１／２４

13

ブリッジダイオードの結線図

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

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。

メカトロニクス　１１／２４

14

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。

トランジスタの動作原理

普通のトランジスタでは hfe は１００～２００倍程度である。

メカトロニクス　１１／２４

15

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。

小信号用トランジスタ

トランジスタ

メカトロニクス　１１／２４

16

トランジスタの特性

ベース(B)

ベース(B)

エミッター(E)

エミッター(E)

コレクター(C)

コレクター(C)

NPN 型トランジスタ

2SC***, 2SD***PNP 型トランジスタ

2SA***, 2SB***トランジスタの電極の呼び方

メカトロニクス　１１／２４

17

(a)NPN型トランジスタ　　　　　　　　　 (b)PNP型トランジスタ　　２ SC,　２ SD型　　　　　　　　　　　　　２ SA，２ SB型

　トランジスタの基本動作

トランジスタの性質

i b

i c

0. 6 ～0. 7V

i b

i c

0. 6 ～0. 7V

メカトロニクス　１１／２４

18

トランジスタの B(ベース ) から E(エミッタ ) に０．６ V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０．３ V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０．３ V以下になると電流値はそれ以上増えない。

トランジスタの基本動作

i b

i c

0. 6 ～0. 7V

メカトロニクス　１１／２４

19

トランジスタの使用例（デジタル回路との組み合わせ）

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。

メカトロニクス　１１／２４

20

トランジスタの保護（誘導性負荷に対して )

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。

メカトロニクス　１１／２４

21

配線とコネクタ

メカトロニクス　１１／２４

22

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。

メカトロニクス　１１／２４

23

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

電線の許容電流

メカトロニクス　１１／２４

24

面積　ニッケル覆銅線　ニッケル線より線0.5 10 　　 8.8 4.30.75 13 　　 11.45.60.9 17 　　 14.97.441.25 19 　　 16.78.312.0 27 　　 23.711.823.5 37 　　 32.616.195.5 49 　　 43.121.458.0 61 　　 53.728.7014.0 88 　　 77.538.5222.0 115 　　 101.350.3330.0 139 　　 122.460.8438.0 162 　　 142.770.9050.0 190 　　 167.483.1660.0 217 　　 191.294.9880.0 257 　　 226.4112.48100.0 298 　　 262.6130.43125.0 344 　　 303.1150.56150.0 395 　　 348.0172.88200.0 469 　　 413.3205.27250.0 556 　　 489.9243.35325.0 650

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。

電線の許容電流

メカトロニクス　１１／２４

25

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（０ V 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。

多芯ケーブル

多くの配線が必要なときに用いる。

フラットケーブル

多くの配線が必要なときに用いる。

メカトロニクス　１１／２４

26

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。

メカトロニクス　１１／２４

27

コネクタ

プリンタのコネクタ（旧型 )

RS-232Cのコネクタ

ハードディスク接続用コネクタ

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

を最初に確認して選ぶ。

メカトロニクス　１１／２４

28

ピンジャック（ RCA プラグ）　オーディオやビデオに使われる

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。

ミニジャック

オーディオ信号に使われる。