• ベストアンサー

電子回路の仕組みについて

電子回路の仕組みについて、素人な質問で恐縮ですが以下ご教授下さい。 トランジスターについて独学で学びまして下記のように理解しています。 ---------------------------------------------------------------------------------- NPNトランジスタは、ベース端子に電流を流さない(0.7V以上の電圧がかからない)と「空乏層」という領域ができ、電流を流すことができない。 一方、ベース電流に電流を流すと「空乏層」という領域がほとんどなくなるので、電流を流すことができる。 ---------------------------------------------------------------------------------- つまり、ベース端子に電流を流すか流さないかによって、スイッチのようにON/OFFすることができる、 ということかと思いますが、 そもそもパソコンやらスマートフォンなどはトランジスター含めた部品取り付けられた状態の回路を使用しているわけですよね、 だから電源ONしたら電源からの電気が常に作られた回路を回っている状態になるかと思うのですが、 どうやって(いつ)ベース端子に電流を流す/流さないなどの切り替えを行っているのでしょうか。 トランジスターのところで記載したように参考にした書物には0.7V以上の電圧が必要みたいなことが記載されていたので電圧を調整している部品があるのかなとも思ったのですが、この辺りの仕組みについてご教授頂けますと幸いです。 何卒よろしくお願い致します。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • lawconsul
  • ベストアンサー率64% (45/70)
回答No.6

ご質問にざっくり答えるなら、電源をONにしただけでは、EC間に電圧がかかるだけで、電気は流れない状態です。ベースへ電圧を加えるためには、外部の物理的な動作(例えばキーボードのキーを押すなど)をトリガーにして電圧変動を発生させたり、他の論理回路の演算結果の出力(電圧変動)を受け取ることによります。  パソコンやスマホは、LS I上に集積された多数のトランジスタ等が連動して動作しているものですので、集積回路(LSI)の仕組みや、論理演算の仕組みについて、 https://www.ritsumei.ac.jp/se/re/fujinolab/FujinolabHP_old/koudai/0715fujino.pdf や、これが難しければ、子ども向けの本もなどを見て学習していただくのが良いように思います。

その他の回答 (5)

  • ohkawa3
  • ベストアンサー率59% (1335/2249)
回答No.5

>トランジスターのところで記載したように参考にした書物には0.7V以上の電圧が必要みたいなことが記載されていたので電圧を調整している部品があるのかな・・・ トランジスタが所望の動作をするように、適切なベース電流を供給する部品(抵抗器)を使います。このような部品を使った回路を「バイアス回路」と呼びます。 https://hegtel.com/transistor-bias-type.html

回答No.4

おっしゃられているトランジスタというのは、PN接合型のバイポーラトランジスタと呼ばれる物になります。 一方、現代のスマートフォンなどのCPUやその周辺回路には、バイポーラトランジスタはほとんど使われておらず、MOS-FETという種類のトランジスタが使われています。 バイポーラトランジスタは、ベースに電流を流すことで駆動しますが、MOS-FETはゲートに電圧をかけることで駆動するという違いがあります。 バイポーラトランジスタとMOS-FETでは、動作原理も異なりますので、バイポーラトランジスタをある程度勉強したら、MOS-FETについても勉強される事をお勧めします。 現代の高集積機器は、ほとんどがMOS-FETですので。

回答No.3

アナログ回路なら加えた電流に比例して出力が変わるということになりますが、コンピュータなどのデジタル回路の場合は手前にあるスイッチが出力をさせる条件になったときON状態になるという動作の数珠つなぎになっているだけです。ロジック回路を調べてみるといいと思いますよ

  • erieriri
  • ベストアンサー率48% (52/107)
回答No.2

>どうやって(いつ)ベース端子に電流を流す/流さないなどの切り替えを行っているのでしょうか。 それをやるのがプログラムでしょう

  • lumiheart
  • ベストアンサー率47% (1100/2293)
回答No.1

関連するQ&A

  • 電子回路の間違っているところを教えてください

    PICで車のバッテリーの電圧をAD変換で検知してPWMで自動で充電ON OFFする回路を作っているのですが充電のON OFFがどうもうまくいってくれません・・・ PIC自体の制御はうまくいっているようなのですが、ACアダプターを接続すると常にトランジスタのコレクタの部分に電気が流れてしまいます。確認したところPNPトランジスタのベースはしっかりPICで制御されていました・・・それなのに、常に電気が流れてしまうのは何ででしょうか?・・・やはり回路がどこかおかしいのでしょうか? それともトランジスタの細かな仕組みを理解できていないからでしょうか?(エミッタからベースに電気が流れるとエミッタからコレクタに電気が流れる事やベース電流の計算方法などは判ります)ちなみに使っているトランジスタは下記の「TIP147T」になります。 http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/stmicroelectronics/4135.pdf いままで、単純な回路は独学でいくつか作成してきたのですが、今回のような電源が2個の回路は初めてで、電気の知識も乏しくさっぱり判らなくなってしまいました。 どなたか詳しいかた、今回の質問についての回路のおかしいところ、部品を変えた方がいいところなど教えてください。よろしくおねがいします。

  • 電子回路の問題です。

    電子回路の問題です。 R1、R2、Reの値を定めよ。ただしトランジスタのベース電圧を-6V、ベースエミッタ間の電圧を0.7Vとし、R1、R2にはそれぞれ0.4mAの電流が流れるようにせよ。 お願いします。

  • 「至急」電気回路の問題が全くわかりません。

    電気回路系の問題が全くわかりません VBBが2Vの時、コレクタ電流は3mAとします。 ・65kΩの両端子間の電圧は?(VBB=2VでVBE=0.7Vとする。) ・ベース電流は? ・hFEの値は? ・コレクタ・エミッタ間電圧VCEは? ・コレクタ損失は? ・VBBが負の場合、コレクタ電流がどのような値か? ・VBBが負の場合、トランジスタはどのような領域にあるか? ・VBBが5Vの場合、トランジスタはどのような領域にあるか? ・VBBが5Vの場合、コレクタ電圧はいくらか? 以上の点がどうしてもわからないので、教えてください。お願いします

  • 電池が消耗したときにLEDを点灯させる電子回路

    電池で駆動する増幅回路(消費電流10mA程度)において、LED1つを設けて、電池が”正常なとき”には消灯し、電池が消耗し電圧が低下したときに"のみ"点灯させる回路構成について教えてください。電源電圧は単相18Vで、例えば15%低下したことを検知して、LEDへの駆動電流をONにする、という回路を設計することになりますが、さて具体的にどのようにするか、頭をひねっています。ディスクリートのトランジスタを使うことも可能ですが、使用部品数が減るのであればリセットICやコンパレータ、ロジックICやフォトカプラなどのデバイスも使用可能という幅広い条件での解を提示いただけると幸いです。

  • トランジスタとマイコンを使ったLED点滅回路

    こんにちわ。LEDとランジスタ、AVRマイコンを用いて LEDを点滅させる回路を作ろうとしています。 回路的には大本の電源がDC13v~DC15vの間で変動する脈流で それを3端子レギュレータでマイコン用に5vとLED用12vに 整流し、使用しようと思っています。 LED(2.1v20ma)を最大5個直列の部分と、同じLEDを2個直列 に繋いだ列があります。 O=LED △=2sc1815トランジスタ R=電流制限抵抗 ггггг--12v OOOOO OOOO| OOO|| OO||| O|||| ||||| RRRRR |||||C △△△△△B-R--{マイコン} |||||E ||||| LLLLL___GND 質問1:このような回路の場合、ベースとマイコンの間につける抵抗は どれくらいのものを使えばいいですか?計算方法も教えて下さい。 質問2:この結線方法ですと、エミッタの電位は0vなので ベースの電圧は0.6v程度でトランジスタをON、OFFできると考えるのですが、間違っていませんか? 質問3:3端子レギュレータの定格電流が1A程度なので 一度に全て点灯することが出来ません。そこで、スタティック点灯では なく、高速に一列づつ点灯させるダイナミック点灯を行わせようと 思っているのですが、その高速ON,OFFにトランジスタは反応して くれるのでしょうか? 質問4:トランジスタのC-E間とB-E間の電圧降下はそれぞれ 0.6v固定なのでしょうか? 長くなりましたがご指導よろしくお願い申し上げます

  • 電子工作初心者 基本回路を応用したい

    発光ダイオードを光らせたりしているうちに電子工作に興味を持ち始めました。 最初はキットを組み立てていたのですが、最近応用したくなってきました。 車に取り付けたいので電源電圧が13~14.4Vでいろいろな回路を動かしたいのですが、その際、部品の値をどう変更すればよいのかわからずに困っております。 たとえば、電子ホタルを車で使いたいのですが、本やネットで紹介されている参考回路は電源電圧がすべて3~5Vです。電源電圧を14V前後で使うにはどの値をどう変更すればよいのやら…。 また、ウィンカーが点滅している間中、ずっと一定の電流を流す回路(イコンデンサを電池として働かせる遅延回路)などにも興味があるのですが、抵抗値や静電容量の値の設定がわかりません。 初心者なのでせいぜいトランジスタ2個くらいの回路をマスターしたいのですが、なにか、設計方法のようなものを解説している本などありますでしょうか? また、現在バリバリ回路を設計している電子工作ファンの方、ハムの方 、エンジニアの方は最初はどのようにしてトランジスタ回路の基本を勉強なさったのでしょうか?

  • スイッチング回路について

    トランジスタによるスイッチング回路について分からない事があった為質問させていただきます。 内容はトラ技スペシャルNo.88のダイオード・トランジスタ・FET活用入門のP143より R1,R2,R3の値を求めます。一例として次の条件を与えます。 LED:赤色 IF=5mA VF=1.9V R3は次のようになります。 R3=(VCC-VF)/IC=(5-1.9)/0.005=620Ω 式1 次にR1,R2を求めます。Vinをある値にすると、Tr1がVCEが活性領域と飽和領域の境界電圧(約0.2V)になります。このVinの値を入力オン電圧VI(on)とすると次式が成り立ちます。 VI(on)=((R1+R2)/R2)*VBE+(R1*IC)/hFE0 式2 hFE0:活性領域の直流電流増幅率 駆動ディジタルICのVOHが3~5Vの場合、VI(on)は1.5Vが程度が適度な値です。Tr1のベース・エミッタ間はダイオードと等価なので、R1を省くと過大なベース電流が流れ込んで、Tr1が壊れる心配があります。逆にR1が大きすぎるとベース電流が不足して、十分なコレクタ電流が流れません。R1=R2=4.7kΩとすると、式2の右辺第1項は次のとおりです ((R1+R2)/R2)VBE=2*0.65=1.3V 式2の第2項((R1・IC)/hFE0)はhFE0に依存します。2SC1815の場合70~700があるためIc=5mAかつR1=4.7kΩに対し第2項は0.033~0.33Vの範囲でばらつきます。VI(on)は1.33~1.63Vとなりほぼ目標の1.5vが得られます。 回路図はわかりづらいですが、書いてみました。。。 Tr1:2SC1815 R1,R2:4.7kΩ R3:620Ω Vin:3~5V              -----------電源(5V)             |         LED ▼             |           R3□    --  Vin R1   /     デ |-・-□--○Tr1 ィ |    |  \ タ |  R2□    | ル |    |   | IC |---------------------GNDへ -- 上記の内容で、 VI(on)が1.5V程度が適当という点。 R1,R2を4.7kΩを選んだ点。 この2点がわからなかったのです。 こういった部品選びは経験から分かるものかもしれませんが、私は初心者で経験が足りず部品選びのコツなどが全然わかりません。。。 この点について教えていただけないでしょうか? また、部品選びなどのコツ等も教えていただける範囲でかまいませんので教えていただけないでしょうか? 内容が分かりづらいと思いますが どうぞよろしくお願いします。

  • 高周波等価回路

    写真上の回路の等価変換した回路が写真下の回路になりますが、この変換において分からない点があります。 まず、変換後の回路で1段目の増幅器と2段目の増幅器を比べた時に、2段目の方は電流源gmVbe2が下向きに、抵抗RL2と並列に組みこまれているのに対し、1段目の方は電流源gmVbe1が上向きに、抵抗RL1と直列に入っています。 なぜ2つの電流源がこの様に異なる向きに入っているのか、またなぜ抵抗RL1の方は直列に、一方の抵抗RL2の方は並列に入っているのか教えてください。RL2は、2段目のトランジスタのコレクタ~エミッタ間抵抗で、電流源VBE2の内部抵抗として並列に入っているのではないかと考えています。 次に、変換前の回路のRE1が変換後の回路で並列に繋がれているのに対して、RE2の方は変換後の回路には見当たりません。この様に違いが見られるのはなぜでしょうか。 最後に、変換後の回路の赤で◯を付けた部分についてですが、なぜこの部分は繋がっているのでしょうか。この部分は、1段目のトランジスタのベース~コレクタ間にあたると思うのですが、ここにも直流電流が流れているのでしょうか。 *写真が見にくくてすみません。 まず写真上の回路についてです。 左上の電源はVccで、左下から交流電源V1ーRs1ーC1ー(R11//R21)ー(1段目のトランジスタのベース)と繋がっています。 そしてこのトランジスタのコレクタ側にRL1, エミッタと接地点の間にRE1が繋がっています。 このエミッタ側の分岐点から、右方向にC3ー(R12//R22)ー(2段目のトランジスタのベース)と繋がっています。 そしてこの2段目のトランジスタのコレクタ側にRL2とC4が、エミッタ側にRE2とCE2が繋がっています。 写真下の回路についてです。 左から入力電圧v1ーRs1ー(R11//R21)ー(rπ1とこの部分の電圧降下VB1)ーRE1ー(電流源gm*VBE1とその下にRL1)ー(R12//R22)ー(rπ2とこの部分の電圧降下V2=VBE2)ー(電流源gm*VBE2)ーRL2ー出力電圧v2 となっています。

  • 電子回路の実験で使うブレッドボードについて

    電源回路の出力を70Vから10Vに下げて、この10Vから負荷抵抗に5~6Aを供給したいと考えています。 シミュレーションではうまくできたので、実際に部品を使って組み立ててみたいのですが、このような高電圧、高電流で使えるブレッドボードはあるのでしょうか。 教えてください。

  • トランジスタの見分け方 電子回路

    電子回路におけるトランジスタの見分け方について教えてください。 エミッタ接地とは、入力がベース、出力はコレクタから取り出すタイプ コレクタ接地とは、入力がベース、出力はエミッタから取り出すタイプ ベース接地とは、入力がエミッタ、出力はコレクタから取り出すタイプ という風に理解するとよいと教えられたのですが、いまいち意味が分かりません。 添付画像の回路においてはそれぞれどのようにして、エミッタ接地、コレクタ接地、ベース接地というのを見分ければよいのでしょうか? 画像が見にくくて申し訳ないです。 例えばcの回路はベース回路ですが、交流電源の電圧によって流れる電流はベースにもエミッタにも流れるのではないのでしょうか? なのに、なぜ入力はエミッタと決定できるのですが? このように頭の中で混乱して、分からくなってしまいました。 ご指南お願い致します。