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トラ技バックミラー

名前: backnumber 作成日: 2009/01/20 23:11
これまでトランジスタ技術に掲載した記事の中から,著作権者の許諾が得られた記事を無償でご覧いただけます.なお,記事の全文を閲覧するには,CQ出版社オンライン・サポート・サイト“CQ Connect”への会員登録が必要です.

投稿者: backnumber 投稿日: 2009/08/04 17:06
【出典】トランジスタ技術 1989年7月号 連載
ビギナーのための特訓講座
電子回路の実験・測定法入門〈第4回〉
マイコン回路の測定の応用
筆者:清水 一成

マイコン回路の動作を追いかけるとき,マイクロプロセッサの動きを知らなくては,回路のデバッグはできません.そこで今回はマイコン回路の測定の後編として,Z80や68000などのマイクロプロセッサを例にとり,ロジック・アナライザとパーソナリティ・プローブを使用した回路の測定とデバッグを紹介します.
また実際のマイコン回路システムの調整のときには,プログラムを走らせたときに発生する誤動作の原因が,ハードウェアとソフトウェアのどちらにあるのかを見極めることが重要になります.

プログラムの動きをみる

●パーソナリティ・プローブ
マイクロプロセッサがプログラムにしたがって種々の動作を行うよすを観測するには,写真4-1のようなロジック・アナライザのパーソナリティ・プローブを使うと便利です.
エミュレータでも,トレース用メモリをもつものなら,同じように動作を観測できます.しかし,エミュレータを用いた場合は,マイクロプロセッサに対してアクティブな機能をもつため,マイクロプロセッサとその周辺回路との間にゲートが挿入されていたりしていて,回路が実際の動作と多少異なることがあります.また,前回説明したようにマイクロプロセッサICがエミュレータのポッド内に格納されていて,マイクロプロセッサのICピンに直接触れることができない場合が多いのです.一方,ロジック・アナライザでは,何らアクティブな機能をもたないため,マイクロプロセッサに与える影響が小さいといえます.

・・・全文を読む(要会員登録) PDF:2.43MB

投稿者: backnumber 投稿日: 2009/07/31 20:45
【出典】トランジスタ技術 1989年6月号 連載
ビギナーのための特訓講座
電子回路の実験・測定法入門〈第3回〉
マイコン回路の測定の基礎
筆者:清水 一成

マイコン回路と測定

●マイコン回路の構成
最近のディジタル回路は,マイクロコンピュータ(マイコン)の回路そのものの場合も含めて,少なくとも何らかの形でマイクロプロセッサが関与しているのが普通になっています.
代表的なマイコン機器の概要を図3-1にブロック図として示します.マイクロプロセッサを中心にして,マイコンのプログラムが格納される読み出し専用メモリ(ROM),プログラムの実行時にデータの一時記憶を行う読み書きメモり(RAM),キーボードやディスプレイに代表される入出力機器とのインターフェースである入力ポートと出力ポート(I/Oポート)などから成り,これらの間はアドレス・バスやデータ・バスと呼ばれる複数の信号ラインで結ばれています.
またマイコンを動作させるには,マイクロプロセッサそのものを動かすクロック回路,マイクロプロセッサを初期化するためのリセット回路,プログラムの流れを変更させる割り込み発生のためのインタラプト回路などの機能ブロックが必要です.
そこで今回と次回にわたり,これらの測定法について具体的に順を追って紹介していきます.

・・・全文を読む(要会員登録) PDF:2.86MB

投稿者: backnumber 投稿日: 2009/07/29 9:00
【出典】トランジスタ技術 1989年4月号 特集◆作りながら学ぶセンサ回路技術
第7章 光量に対してリニアな出力が得られる
フォト・センサの使い方
筆者:松井 邦彦

フォト・センサの種類と特徴

光を検出するセンサとしてはフォト・ダイオード,フォト・トランジスタ,CdSセルなどがよく知られています.このほか,イメージ・センサやカラー・センサなどもフォト・センサの仲間です.
●フォト・ダイオードの短絡電流と開放電圧
フォト・ダイオードは,光電効果のうち光起電力効果を利用したセンサです.フォト・ダイオードは通常,半導体のPN接合により構成されていますので,一般のダイオードと考え方は同じです.
光エネルギEph は,
    Ephh ν =hc /λ……………(1)
      h :プランク定数
      ν:光の振動数
      c :光の速さ
      λ:光の波長
で表されます.この光エネルギによって多数のホールと自由電子対が発生し,PN接合両端が開放されていれば電圧が発生し(開放電圧という),短絡されていれば電流が発生します(短絡電流という).
フォト・ダイオードは,

(1)入射光量と出力電流の直線性が良い
(2)応答速度が速い
(3)出力のばらつきが少ない
(4)出力電流の温度変化が少ない

などの特徴があり,応用範囲が広いセンサです.

・・・全文を読む(要会員登録) PDF:4.83MB

投稿者: backnumber 投稿日: 2009/07/23 17:11
【出典】トランジスタ技術 1989年5月号 連載
ビギナーのための特訓講座
電子回路の実験・測定法入門〈第2回〉
ロジック・アナライザによるディジタル回路の測定
筆者:清水 一成

今回は先月に引き続きディジタル回路の測定法入門として,ロジック・アナライザおよびディジタル・ストレージ・オシロスコープによる信号観測方法について取り上げます.
ディジタル回路のロジック動作を直接見ることができるのがロジック・アナライザで,ここではその測定原理から実際の回路上での測定テクニックなどを詳しく紹介します.
また後半では最近よく使用されるようになったディジタル・ストレージ・オシロスコープについて,波形観測の原理やロジック測定方法を紹介します.第1回の“オシロスコープによるディジタル回路の測定”と合わせて読まれると良いでしょう.

ロジックを直接見る

●ロジック・アナライザとは
ロジック信号観測のために専用に作られた測定器が,写真2-1のようなロジック・アナライザと呼ばれるものです.ロジック・アナライザにはロジック回路の測定に適したいろいろな機能が組み込まれており,これをうまく使用すれば,回路が実際に動作した様子を写真2-2のようなタイミング・ダイヤグラムの形で簡単に見ることができます.
ロジック・アナライザは非常に多くの機能をもっているため,オシロスコープなどに比べると逆に操作が複雑になり,使いこなすのが難しい測定器の代表のようにいわれています.しかし,操作の最小限の基本さえ知っていればそれほど難しい測定器ではありません.また,最近では操作性を重視した使いやすいロジック・アナライザも多くなってきました.

・・・全文を読む(要会員登録) PDF:2.47MB

投稿者: backnumber 投稿日: 2009/07/22 16:06
【出典】トランジスタ技術 1990年4月号
特集◆基礎からの実践アナログ技術 第5章
対数変換や絶対値などの回路を解説します
非線形演算回路
筆者:宮崎 仁

信号の整流,リニアライズ,対数圧縮,乗算,ピーク・ホールドなどの非線形演算回路です.


整流回路(半波整流回路)

信号を整流する回路です.ローバス・フィルタ 回路と組み合わせて交流-直流変換をしたり,アンプと組み合わせて折れ線近似回路を作るときに使います.
||Keywords|| ダイオード,VF ,ショットキ・バリア・ダイオード,理想ダイオード,非反転型,反転型.

整流回路はダイオードを用いて作ります.ダイオード単体をそのまま用いるか,ダイオードのVF (順電圧)分の誤差を除くためにOPアンプを組み合わせて用います(理想ダイオード).理想ダイオードは,さらに非反転型と反転型の2種類に分けられます(表1).
回路の使い分けは,VF 分の誤差があってもよい場合にはダイオード単体,高精度が必要な場合には理想ダイオードを用います.
ダイオードのVF は一般に0.5V~1Vぐらいあり,信号レンジが10Vだとしても5~10%の誤差になります.
理想ダイオードは直流特性は良好ですが,交流特性はダイオード単体より悪くなります.これはOPアンプの高域ゲインが不足し,高速動作できないのが主な原因です.
理想ダイオードの中では,反転型のほうが非反転型よりも交流特性は良くなります.

・・・全文を読む(要会員登録) PDF:3.61MB

投稿者: backnumber 投稿日: 2009/07/17 17:38
【出典】トランジスタ技術 1989年4月号 特集◆作りながら学ぶセンサ回路技術 SUPPLEMENT
ホール・センサのオフセット電圧について考える
筆者:松井 邦彦

ホール・センサのオフセット電圧は高精度測定を行うとき,もっともやっかいなものです.図Aに示すように,制御電流がDCのときAC出力,または制御電流がACのときDC出力の場合は,ホール・センサのオフセット電圧は誤差となりません.
しかし,通常はオフセット成分と信号成分を分離できませんので,オフセットをいかに小さくするかがポイントです.しかも,初期値はオフセット調整を行うことによリゼロにできますので,問題はその温度ドリフトということになります.

●オフセット電圧の小さいホール・センサを選別するのがいちばん確実
ホール・センサのオフセット・ドリフトを小さくするには,とにかくできるだけ小さなオフセット電圧のものを選別することです.10~20個くらい購入して,その中で選別するとよいでしょう.1個数十円で購入できますので,20個購入したとしても1000円くらいです.

●オフセット電圧が不安定なときは熱起電力と思え
オフセット電圧をいくら調整してもズレてしまうときは,熱起電力が大きい場合がほとんどです.ホール・センサの熱起電力は整流性電圧とも呼ばれ,図Bに示すようにオフセット電圧とは本質的に異なります.
図Cの回路で,ホール・センサを取り替えてオフセット電圧波形を見てみました.
写真Aは今は製造されていませんが,THS101(東芝)の波形です.熱起電力の多い例として取り上げました.ゼロ点が一定していないのがよくわかります.これでは,いくらゼロ点を調整しても安定しませんので,正確な測定はできません.
写真BはTHS103A(東芝)の場合です.この場合は,先ほどと違って安定です.写真CはInSbホール・センサH1(パイオニア精密)の場合です.これもきれいな波形です.

・・・全文を読む(要会員登録) PDF:1.37MB

投稿者: backnumber 投稿日: 2009/07/14 19:30
【出典】トランジスタ技術 1990年8月号 特集◆基礎から学ぶ光センサ回路技術
第6章 赤外線の反射を利用して微粒子を検出する
煙センサの設計と製作
筆者:岩下 英俊

周囲のほこりや煙などを,赤外LEDとフォト・ダイオードで構成したパルス駆動方式のフォト・リフレクタ回路で検出する方法を紹介します.


煙センサのしくみ

●煙センサの構成
ばい煙や霧,砂塵など空気中に分散した微粒子を検出する方法としては表1に示すものがあります.この中で光電式反射型(フォト・リフレクタ型)の方式により,たばこの煙などのように非常に希薄な微粒子を検出する煙センサを製作することができます.
この方法による煙センサの構成を図1に示します.発光素子から出た光は,煙のない状態ではケースなどによる反射光の一部が受光素子で検出されているだけですが,煙が発生すると煙粒子による散乱光も検出されて受光量は増加します.この光信号を受光素子により電気信号に変換したのち増幅します.次に煙以外からの反射光による出力を差し引いて増幅し,煙による電圧変化を検出可能なレベルにします.
判定回路では,増幅段の出力が所定の電圧を越えたときに煙があると信号を発生します.積分回路では,増幅段の出力が判定値付近で上下したときに判定回路の出力がON/OFFするのを避けるため,いったん煙を検出したら一定時間ON状態を保持させています.

●煙センサに要求される特性と素子
微小な光量の変化を検出する煙センサの設計においては,表2に示すように,いろいろな面で配慮が必要となります.
回路については,具体的な回路設計のところで扱います.ここではそのほかのことがらについて説明します.

・・・全文を読む(要会員登録) PDF:1.52MB

投稿者: backnumber 投稿日: 2009/07/13 9:30
【出典】トランジスタ技術 1989年4月号 特集◆作りながら学ぶセンサ回路技術
第3章 ガウス・メータや電力計に応用する
ホール・センサの使い方
筆者:松井 邦彦

ホール・センサの動作原理と特徴

●ホール・センサの出力は磁界の強さに比例する
ホール・センサは磁気センサの代表的なもので,その出力(ホール電圧)VH は(1)式で表されます.
    VHKICB ………(1)
ただし,(1)式はホール・センサの感磁面に直角に磁界を印加した場合で,感磁面と印加磁界に角度θがあれば,
    VHKICB cosθ………(2)
となります(図1).
IC はホール・センサに印加する電流で,制御電流(コントロール電流)と呼ばれています.通常は数mA~数十mAのオーダです.
B はホール・センサが測定する磁界の強さ(磁束密度)で,単位はガウス[あるいはテスラ,1テスラ(T)=104ガウス(G)]です.
K は積感度と呼ばれ,ホール・センサの感度を表します.通常は,1mA,1kガウスでの出力電圧で,単位はmV/(mA・kガウス)です.しかし,これは回路設計上はあまり役にたちません(ホール・センサの仕様の中に出力電圧が規定してあるので,これを設計するときに参照する).
図2にホール・センサの直線性の例を示します.図(a)はGaAs(ガリュウムひ素)ホール・センサTHS103A(東芝)の,図(b)はInSb(インジュウム・アンチモン)ホール・センサSHS210(三洋電機)の特性です.
表1に市販のホール・センサの仕様を示します.

・・・全文を読む(要会員登録) PDF:4.27MB

投稿者: backnumber 投稿日: 2009/07/07 12:22
【出典】トランジスタ技術 1989年6月号 製作記事
あなたの愛車をグレードアップ
ディジタル・タコメータの製作
筆者:山内 聡見

自動車のタコメータにも最近ではディジタルのものが使用されています.しかしながら,我が愛車にはアナログ式のタコメータすらついていません.
そこで,8ビット・シングルチップ・マイクロコンピュータ8749Hを使用してディジタル・タコメータを製作してみました(写真1).
今回製作したタコメータの仕様を表1に示します.
なお,時計またはタイマになるソフトも入れて応用範囲を広げました.

測定原理

●回転数の測定原理
回転数を測定する方法としては次のようなものがあります.
①一定時間内のパルス数を測定する方法
②1パルスの周期を測定する方法
③一定サンプリング時間内の入力パルス数と基準クロック数を測定する方法
今回は,表1に示す仕様より,入力パルス数が1回転当たり1から数パルスで,回転数範囲が,約100から10000rpmなので,③の方法が最も簡単で,かつ測定時間も短く,精度がよいので,この方法を採用しました.

・・・全文を読む(要会員登録) PDF:5.33MB

本記事のマイコンをPICに変更した製作記事を,http://bcaweb.bai.ne.jp/jn2amd/で公開しています.ご参考になれば幸いです.
投稿者: backnumber 投稿日: 2009/07/03 12:32
【出典】トランジスタ技術 1989年4月号 特集◆作りながら学ぶセンサ回路技術
第1章 低温から高温まで正確に測定するための
熱電対の使い方
筆者:松井 邦彦

熱電対はセンサ自身が電圧(熱起電力という)を発生するため,センサ用の駆動電源は必要ありません.そのため,図1のようにDMM(ディジタル・マルチメータ〉をつなぐだけで温度を測定することができます.
しかし,高精度な測定をしょうとすると図1ではだめです.なぜなら,熱電対は温度と出力電圧の関係が直線ではなく非直線だからです.また,ほかのセンサには見られない基準接点というものが必要です.これについては後述します.
熱電対はこのような欠点ももっていますが,測定温度範囲が広く,JISによる規格化が行われています.したがって測定の信頼度が高く,工業用の温度センサとして重要な地位を占めています.
このように書き出すと,「熱電対は難しい」と思われがちですが,決してそうではありません.さきほど説明したように,ほかの温度センサとは異なり,センサ自身で電圧を発生するメリットもあり,回路の工夫しだいでは精度の高い温度測定が可能です.
それでは初めに,熱電対とはどういうものかについて説明します.

熱電対の原理と測定方法

●温度差に比例した電圧を発生する
図2のように2種類の金属線A,Bを結合して,二つの接合点間に温度差を与えると熱起電力E が発生します.これはゼーベック効果と呼ばれています.

・・・全文を読む(要会員登録) PDF:5.73MB

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