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初歩的な電子回路をくめる、理解できるようになりたい

2007/11/09 00:15

joshua01の回答

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joshua01
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2007/11/09 21:39 回答No.4

こんにちは。お悩みですね。つぎのようなアドバイスではいかがでしょう。確かに電子回路はすべてを理解しようとすると奧が深く、また、基礎知識はいくら並べても回路の理解にはなりにくいものです。次のようなアドバイスをしておきましょう。　ポイントとしては、「２つのステップで理解する。まず、オペアンプについて、単純な“はめ込み”部品セットで動作の実験まで行い、最も基本である増幅を（理論でなく）直感的に納得する。次に、ラジオの回路解説の本を見て、電子回路による最小限の「システム」である「ラジオ」を理解することで、「回路」がどのように「働く装置（システム）」になっているかの勘をつける」この方法なら、途中で挫折しても、その部分だけは「身」になります。 ○　まずはオペアンプ。（これは自分で実験）オペアンプは学生実験でもさわったようですね。でも多分、時間に追われて納得できないままだったのではないでしょうか。大したお金もかからないので、自分で買ってみましょう。最小の回路は部品3個で実験できます。添付のhpが参考になるでしょう。ブレッドボードという、はめ込み基板を使えばハンダ付けも要らず、電源も乾電池でよいので、ブレッドボード、オペアンプIC、増幅率を決める抵抗器に1kオーム、2kオーム、10kオーム程度の抵抗に、入力電圧を変える10KΩボリウムや、みの虫クリップコードを買えば、全部で2000円くらい（さらに安物テスターを2000円で追加）で済むでしょう。　やるべき目標自体は簡単。増幅率２倍の回路を構成し、入力電圧が0.1v変化すると出力電圧が0.2v変化するのを理解します。次に増幅率10倍の回路を構成し、入力が0.1v変化したら出力の変化が１ｖになるのを理解します。（ただし、中心部はたった3個の部品ながら、正負両電源の供給など、実際に動くようになるまでがけっこう大変。）　かつて、私にとってこれは画期的でした。手に伝わるボリウムの摩擦の手応えと、入力側電圧の針の振れ、出力側の針の振れが気持ちの中でつながり、また、1本の抵抗を交換するだけで増幅率が変わり、その増幅率も２つの抵抗器の単純な割り算だけで予測できる！これなら、僕にだって、どんな増幅器も作れる！また、いろいろな回路図にオペアンプが描かれていれば（実際の回路では付加部品が複雑で機能も複雑な上、オペアンプICの型番も異なるから正確ではないが）概ね何倍の増幅をしているかは推定できる！ http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=bread&cl=1 ○　次にラジオ（これは本を見るだけで、作る必要はないでしょう）　次に、ラジオ受信機の回路について見てみましょう。書籍としては添付のhpのものを、また、解説hpとしてもうひとつ紹介しておきます。この解説hpにはラジオの動作原理も書いてありますね。2石（トランジスタが2個）のラジオで、オペアンプは使っていませんが、トランジスタの「ベース」端子がオペアンプの入力端子に当たり、「コレクタ」端子が出力端子に当たります。「アンテナコイル」が電波の入り口であることと、イヤホンが仕事の最終出口であることは概ねお気づきでしょうから、結局、いろいろな部品をつなぎつつも、基本的には増幅器が2段ならんでいるだけであることが理解できるでしょう。　かつて、中学生の私にとって、この発見も画期的でした。ラジオや無線受信機のどれも、テレビさえ、要は「電波の入り口から音や映像の出口まで、基本的には増幅器が数珠繋ぎになっているだけ！　そこでやっと、「ラジオの原理」と、「トランジスタ以外の部品の意味」に目が行きます。増幅回路一段ずつ（入り口や次の段との間の部品を含む）に比較的理解しやすい役割が一つずつ（場合により2つ程度）割り当てられている点でも、「ラジオ」は回路を使ったかなり高度な仕事をするシステムである点で勉強には最適です。添付のhpの回路についてはその文章内に説明がありますが、 (1)「アンテナコイル」（コンデンサ付き）が、空間に飛び交う多くの電波の中から目的のラジオ局の電波だけを選んで取り込む機能 (2)「ダイオード」が、最初のトランジスタで増幅された「電波」信号から、「音」の信号を取り出す機能であることを知ると、一応、ラジオの機能の理解ができたことになります。 http://www.osakac.ac.jp/labs/matsuura/japanese/events/refreshRika2005/08_F.pdf ○　次のステップは？　ここまで理解できた後、次の方向は大きく２つに分かれます。・他にたくさんあるコンデンサや抵抗類の意味も理解する。　実はあまりお勧めしません。「トランジスタ回路の基礎」といった本などで理解でき、きちんと理解できると設計もできるようになりますが、細かい計算などが必要な割に、部品の役割自体はたいした意味がなく、最近では先に出たオペアンプや高機能のICが製品化されているので、現実には役に立ちにくいです。・　もっと複雑な装置の全体の回路構成を理解する。　大した役割のない部品の理解はほったらかしにして、もう少し高度な装置の理解に進んでみましょう。具体的回路図は上げませんが、スーパヘテロダイン方式（スーパーラジオ等と言われ、トランジスタが4個～10個くらい必要です）のラジオ回路については前出の本にもありますので、動作原理を理解してみましょう。少々複雑ですが、巧妙な仕組みとなっており、もし、「ブロックダイヤグラム」という概要（流れ）図等を通じてこの仕組みがある程度理解できれば、hp検索などでスーパ方式のラジオの回路図をいくつか入手してみましょう。ちんぷんかんぷんだった回路図の全体の流れが理解できるようになり、一見、全く違う数のトランジスタやICを組み合わせて使っている場合でも、結局、同じような構造であることや、単純なものに比べて複雑なものはどのトランジスタを増やし、あるいはICに置き換えているのかがわかります。さてさて、すっかり長くなってしまいましたがいかがでしょう。まあ、さらにこの先は、実際に、わかるところから改造したり、修理したり、製作したりを繰り返さないと突破できない壁もありますが、ひとまずの指針としてお役に立てば幸いです。（昔は、「ラジオの製作」「初歩のラジオ」などといった、中学・高校生向けの回路工作の雑誌もあり、その機能や特徴が作り方付きでじっくり解説してあり、「No○○の抵抗値を大きくすると○○の電流が大きくなって感度が上がりますが、雑音が増えることがあるので注意しましょう」等とあると、抵抗1個の意味も（少なくとも直感的に）理解でき、“じゃあやってみよう”というチャレンジ精神も煽られたのですが、最近は本も少なく改造の自由度の少ないICに頼ることにもなったため、勉強したい方には難しい時代になりました。）

参考URL：: http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/32/32791.htm

質問者

お礼 2007/11/09 22:16

回答ありがとうございます！まさに僕が今知りたいことを把握してくださってますね！！ｗブレッドボードってそんな安かったんですね！さっそく買ってやってみます！なんか増幅ってのがかなり重要みたいなんですね～！増幅とかいうよりももっと複雑な「何かよくわからないことをしている」ものが回路に含まれている気がしてならなかったんです。オペアンプの実験１つでも、多くのことを理解できそうな気がしました！ありがとうございます！＞電子回路による最小限の「システム」である「ラジオ」を理解することで、「回路」がどのように「働く装置（システム）」になっているかの勘をつけるこれいいですね！すごくいいです！やりがいもあるし興味もあるし、勉強になりそうですし・・・早速ＵＲＬの本注文しました！早く勉強したいです！ラジオを作ったら？と言われたことはあったのですがラジオを作ったとしても動作原理がわかってなかったら解説どおりに組み立てて、プラモデルと一緒じゃないかと思ってやる気が起こらなかったんです。仕組みを知れる本を教えてくださってうれしいです！次のステップもどうすればよいかその指針まで教えてくださってありがとうございます！次のステップについてはおそらく前者を少しかじって、後者をガチで勉強するってことになりそうですが、とりあえずはラジオの原理を勉強し、オペアンプの実験をしてみてあとは今日買った電子工作の本で各々の電子部品について勉強します。電子回路は知識だけでなくかなり経験が関わってくるようなのでこれからガンガン経験を積んでいきます！ありがとうございました！