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災害への備え
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4.1. 伝送ケーブルの種類とその特性 4.1.(1) 電気ケーブルにおける伝送誤り 4.1.(1-A) 伝送誤りの原因 ◆ データ伝送においては、伝送誤りを完全に無くすことはできません。このため、伝送誤り制御を行い、伝送誤りが発生しても、伝送誤りを訂正して、ユーザーに、正しいデータを引き渡すようにします。しかし、誤ったものを訂正するよりも、伝送誤りの発生自体を抑えることの方が、より本質的な対策です。 ◆ 伝送誤り発生の原因は、伝送波形が歪むことにあります(図.1)。 [図.1] 波形が歪む ◆ 図の下のように歪んでしまったら、どうしようもありません。これは誇張ですが、波形の歪みが伝送誤りの原因になることは、了解できると思います。 逆にいえば、波形歪みが小さいように伝送することが、伝送誤りを減らす対策です。 4.1.(1-B) 波形ひずみの原因 ◆ では、波形が歪む原因は、どこのあるのでし
4.3. トランジスタ 4.3.(3) トランジスタの動作 4.3.(3-A) トランジスタの定格 ◆ トランジスタには、定格があります(図 4.3-13、コラム 4.3-3)。ダイオードにも、定格がありますが、説明を省略しました。 [図 4.3-13] トランジスタの最大定格の例(2SC1815) ◆ 図で、2SC1815 というのは、トランジスタの形番です。トランジスタや、ダイオードの形番の付け方は、標準化されています(コラム 4.3-3)。ただし、メーカー独自の番号付けしたものもあります。 ◆ 素子は、定格値以内で使用しなければなりません。このとき、注意しなければならないのは、全ての定格値を、満たさなければならない、ということです。どれか 1 つを満足すれば良い、のではありません。 4.3.(3-B) トランジスタの仕様 4.3.(3-B-a) データシート ◆ トランジスタ 2SC
3.2. 素子や回路のインピーダンス 3.2.(2) フィルタ 3.2.(2-C) ローパスフィルタの特性 3.2.(2-C-d) LC フィルタの概要 ◆ コイル L とコンデンサ C とを組み合わせた、LC フィルタ があります(図 3.2-16)。LC フィルタは、リアクタンスが 2 つですから、2 次フィルタですが、RC 2 段の段重ねの 2 次フィルタよりも、優れた特性を持たせることができます。 [図 3.2-16] LC フィルタ ◆ LC フィルタは、名前の上からは、L と C ですが、実用上は、さらに、抵抗 R を加えて考える必要があります。コイル L は、現実特性として、抵抗 R の成分を持っています。この現実特性としての抵抗 R の成分は、無視することができません。また、LC フィルタに欲する周波数特性を持たせるためには、故意に抵抗 R を付加することが必要です。このど
◆ 信号には、ノーマルモードを使用します。これに対して、ノイズは、コモンモードが大半です。信号とノイズとで、モードが異なるときは、平衡を利用した平衡レシーバを使用します。平衡レシーバを使用することによって、コノンモードが除去され、ノーマルモードだけを取り出すことができます。 ノイズが、ノーマルモードのときは、モードの違いを利用することはできません。しかし一般に、ノイズは、信号よりも、高周波です。周波数帯域の違いを利用して、ローパスフィルタによって、信号とノイズを分離します。(2.(6)参照)。 本来ノイズ対策は、全てのノイズに対して完璧であることが望ましい訳です。しかし、ノーマルモードノイズは、コモンモードノイズよりも、対策が困難です。 したがって、ノーマルモードノイズ対策の方を優先する必要があります。その結果として、コモンモードノイズ対策が後回しになりがちです。 この考え方は、正しいので
◆ (1) ラダー抵抗形は、最も一般的な機種です。ラダー(梯子)形に接続された、抵抗ネットワークによって、電流を分流し、その電流を、与えられたディジタルコードにしたがって、加算します。その加算されたアナログ電流出力が、DA コンバータの出力になります。 (2) F/V 変換形は、パルス列が、入力です。そのパルス周波数に比例した電圧が、出力になります。すなわち、F/V 変換形 DA コンバータのディジタル入力は、ディジタルコードではなく、パルス周波数です。 (3) PWM 形は、一定周期のパルス波形が、入力です。そのパルス幅が、アナログ値に比例します。 6.4.(2-B) ラダー抵抗形 DA コンバータ 6.4.(2-B-a) 動作原理 ◆ ラダー抵抗形 DA コンバータ (梯子形 DA コンバータ 、R 2R 形 DA コンバータ )を、図 6.4-13 に示します。 [図 6.4-13]
◆ このホームページでは、宮崎技術研究所の業務を、ご案内するだけではなく、技術者の皆様に役立つ、さまざまな情報をお届けしています。 その一つとして、当社の専門分野の中からテーマを選んで、連載web講座を開いています。 ◆ 連載web講座も回を重ね、この講座が 第 3 弾となります。 今回のテーマは、「データ伝送基礎講座」です。 ◆ この講座は、データ伝送の実用技術について、やさしく、ていねいに解説しています。 データ伝送について簡単に一通り理解したい、 データ伝送を本格的に学ぶための予備知識が欲しい、 このような目的に最適な講座です。 ◆ 筆者は、データ伝送が、ようやく注目を浴びるように、なり始めた頃、1984 年に、データ伝送の入門書 「マイクロコンピュータ・データ伝送の基礎と実際」 を著しました。 ◆ ちょうどタイミングが良かったこともあり、ベストセラーにもなり、版を重ねました。さらに
7.2. 信号線の特性 7.2.(4-C) 終端の方法とリンギング 7.2.(4-C-a) 終端の方法 ◆ 電線の端における反射を防ぐには、終端する必要があります。この、終端の方法には、いくつかの種類があります。 信号の受け側は、一般に負荷です。この負荷自身に、インピーダンスが、ありますから、この負荷のインピーダンスとの、合成インピーダンスが、終端の適正値になるようにします。負荷は、通常、インピーダンスが高いので、図 7.2-35 のように、終端します。図で、RL は負荷のインピーダンス。RT が終端抵抗です。負荷と終端とが並列になっていますから、並列終端 と呼びます。 [図 7.2-35] 負荷のインピーダンスが高いときの終端 ◆ これに対して、信号源は、インピーダンスが低いことが多いので、図 7.2-36 のようにします。図の RS は、信号源インピーダンスです。負荷と終端とが、直列で
13.(1) 概 要 ◆ 電子回路は、ほとんどがプリント基板に登載されます。この意味では、プリント基板のノイズ対策は、ノイズ対策の中心です。 プリント基板内の回路は、大きく3つに分けられます(図.1)。 [図.1] プリント基板内の回路構成 ◆ 主信号回路は、実際の回路動作を実行する部分であり、主役の部分です。回路の用途、種類によって、主信号回路は、さらに幾つかの部分に分けられる場合があります。 インターフェース回路は、プリント基板外部との信号のやり取り(インターフェース)を行うための回路です。インターフェース回路は、ノイズ対策の立場としては、プリント基板外部からのノイズを基板内に持ち込まない、内部のノイズをプリント基板外に持ち出さない、という両方の役割を果たします。 ◆ 電源/グラウンド回路は、信号回路、インターフェース回路に電源を供給します。グラウンドは、不平衡回路の信号の戻り線の
7.3. L A N 7.3.(1) はじめに ◆ 汎用の伝送システムとして、LAN は、極めて身近なものとなっています。個人でも、複数台のパソコンを持つことが多くなっています。このパソコンをケーブルやワイヤレスで接続すれば、2 台であっても、立派な LAN です(図.14)。 [図.14] 立派な LAN である ◆ 最近のパソコンは、LAN 用のインターフェースを内蔵しています。内蔵していなくても、10/100M/秒の ネットワークボード /ネットワークカー ドが、安く手に入ります(図.15)。 [図.15] LAN 用インターフェース ◆ このような、簡易 LAN は、簡単にインターネットに接続できます。ただし、プロバイダによっては、複数接続を禁止しているところもあります。複数接続できる場合も、具体的方法は、プロバイダにより異なります。 以上のように、LAN は、極めて身近な存在です
3.3 アナログ PID 制御の最適調整 3.3.2. 限界感度法 3.3.2.(1) 限界感度法とは ◆ 最適調整の手法は多数あります。しかし、この講座では、最適調整については、代表的なものを一つだけ紹介します。この講座で紹介する最適調整の手法は「限界感度法 」です。 この手法は、PI 動作および PID 動作に適用できます。簡単であり、比較的制御対象を乱さないという点で、実用性の高い方法です。 ただし、限界感度法は古い手法ですから、最適解の正確さ、という点では、優れているとはいえません。 最適解の正確さに優れた方式が、多数発表されています。ただし、最適解の正確さは、その手法の優劣を判定する上で、必ずしも、優先度が高い項目ではありません。 最適調整の手法は、その手法が、たまたま、目的とする制御対象にマッチし、適用範囲、適合性も十分得られる場合は、きわめて有効な方法です。 しかし、一般的に
◆ 最も基本的なフリップフロップは、RS FF です。RS FF は、レベル (信号が、ハイであるか、ローであるか)で動作します。 RS FF は、フリップフロップの基本ですが、実際に、多く使われいるのは、D FF などの、エッジトリガ タイプです。フリップフロップは、歴史的には、マスタースレーブ と呼ばれる方式からスタートしました。しかし、現在では、マスタースレーブ方式は、使われていません。 ◆ フリップフロップは、単体の IC のほか、各種のレジスタや、カウンタ IC の要素として広く使われています。レジスタ とは、複数ビット(通常 4~8 ビット)のデータを、まとめて、一時的に記憶する素子です(図 5.2-65)。カウンタ は、数を数える IC です。 [図 5.2-65] レジスタの例 ◆ また、フリップフロップと類似のものに、D ラッチがあります。D ラッチについても、説明します
◆ このページでは、当社の業務をご案内するだけではなく、技術者の皆様に役立つさまざまな情報をお届けしています。その一つとして、当社の専門分野の中からテーマを選んで、連載web講座を開いています。 ◆ 連載web講座の第一弾は、「パソコン・シミュレーションで体得する 自動制御の基礎と実際」でした。幸い多くの方々に、ご愛読いただきました。 ◆ 見直しを行い、全面改訂しました(2/9/12)。webの特徴を活かして、リンクを豊富に設け、索引等も新設しました。 さらに今般、見易さを増すための改訂を行いました(Update 4/4/21)。主な改定は、図面のカラー化です。 また、質問に答え、意見、感想をお聞きする、"QAROOM" も設けています。 講 座 の 内 容 ◆ このweb講座は、自動制御 (フィードバック制御)の技術について、やさしく、ていねいに解説しています。 とくに、パソコン・シミュ
6.1. オペアンプ 6.1.(3) オペアンプ応用回路 6.1.(3-A) 交流増幅器 ◆ 信号が交流のときは、交流増幅器 を使用することが、できます。これから述べる交流増幅器に対して、すでに述べてきた増幅器(図 6.1-7、図 6.1-8)のことを、直流増幅器 といいます(図 6.1-9)(図 4.3-22 参照)。 直流増幅器でも、交流を取り扱うことは、可能です。しかし、直流成分を考える必要が無く、交流だけを検討すれば良い場合には、交流増幅器を使う方が、簡単です。 [図 6.1-9] 直流増幅器と交流増幅器 ◆ 交流増幅器では、図に示すように、コンデンサで、直流成分をカットします。すなわち、ハイパスフィルタを掛けます。ただし、原理的には、それで良いのですが、耐ノイズ性を高めるために、通常は、図 6.1-10 に示すように、バンドパスフィルタを使用して、周波数帯域を狭くします。増幅器の
4.4. パワー素子 4.4.(1) パワーエレクトロニクス ◆ 半導体は、情報の担い手として、活用されています。しかし、エネルギーの担い手としても、重要な地位を占めています。半導体を、パワーの制御に利用する分野を、パワーエレクトロニクス と呼んでいます(図 4.4-1)。 [図 4.4_1] パワーエレクトロニクス ◆ パワーエレクトロニクスで利用する半導体素子が、パワー素子 です(図 4.4-2)。この中で、MOS は、小信号用と区別して、パワー MOS FET とも呼んでいます。 [図 4.4-2] パワー素子 4.4.(2) 各種のパワー素子 4.4.(2-A) サイリスタ 4.4.(2-A-a) 逆阻止 3 端子サイリスタ ◆ サイリスタ は、似たような構造を持つ数種類の素子の総称です。その中で、代表的なものが、逆阻止 3 端子サイリスタ (SCR )ですが、これを単にサイリスタ
当社は技術コンサルタントの会社です。宮崎誠一(所長・技術士)と宮崎仁が皆様の会社を技術面から支援します。 電子・計測制御・通信ネットワークに関する機器・システムの企画・評価・開発設計・特許調査などを行います。 自動制御・ノイズ対策・データ伝送および電気・電子技術に関する、分かりやすい技術講座を随時掲載しています。 有限会社 宮崎技術研究所 〒181-0001 東京都三鷹市井の頭4-26-12 ベルテ井の頭A-301 TEL/FAX 0422-46-0678 URI http://www.miyazaki-gijutsu.com e-mail miya@miyazaki-gijutsu.com
16.(1) 概 要 ◆ ノイズ対策上の、基本であり、かつ対照的な性質を持つアナログ回路が、積分回路 と微分回路 です。 通常積分回路/微分回路と呼ばれているものには、それぞれ、幾つかの回路があります。それらの中には、真の積分/微分を実行する完全積分回路/完全微分回路と、不完全積分回路/不完全微分回路と呼ばれている、真の積分/微分とは異なる特性を有する回路とがあります。 ◆ また、積分回路/微分回路には、アクティブ回路で構成されるものと、パッシブ回路で構成されるものの両方があります。パッシブ回路では、完全積分/完全微分を実現することはできません。全て不完全回路です。 積分回路と微分回路は、周波数特性を持っています。周波数特性を持たせるためには、周波数特性を有する素子を使用する必要があります。周波数特性を有する基本素子には、コンデンサとインダクタとがあります。 この講座では、積分と微分に
ノイズ対策の考え方と進め方を、 ノイズ対策のポイントとして、10 にまとめました。 1.(1) 信号とノイズ 1.(1-A) 信号とノイズの定義 ◆ 信号 △とは、互いに離れた場所で、光、電気などの符号を用いて、情報をやり取りする方法、またはその符号のことを言います。 そして、符号 △とは、言語、文字またはその他の情報を表現するための記号の体系を言います。 この講座では、信号は電気的な信号を意味します。一般に電気的な信号には、電圧△を使用することが多く、電流△も使用されています。 ◆ アナログ △信号では、電圧の大きさが信号であり、大きさの情報を表わします。 ディジタル △信号も、アナログ信号である電圧を利用しています。しかし、ディジタル信号は、ある決められた電圧値よりも、大きいか小さいかによって、0 か 1 かの 2 値情報 △を表わします。 [注1] 上記の表わし方が、最も基本的な、信
◆ 電子機器・電子回路は、あらゆる分野で、広く利用されています。 この便利な電子回路にも、2 つの泣き所があります。1 つは熱に弱いことで、 もう 1 つがノイズで誤動作することです。 ◆ このweb講座は、ノイズ対策の技術について、分かりやすく解説しています(内容は目次参照)。 ノイズ対策は、実用上、きわめて重要な技術です。電子回路技術者なら、本来は誰でもが、身に付けていなければならない技術です。 ◆ しかし、ディジタル技術者にとっては、さらには、アナログ技術者にとってさえも、難しい、分かり難いとされている技術です。 ◆ 講座が完了してから、かなり経ちますので、全面的な改訂を計画しました。しかし、他の講座「やさしい データ伝送基礎講座」で、既に、この講座を、多数参照しています。編集の大幅な、やり直しは困難です。 ◆ 先ず、第 1 に、章立てを変えないで、文章を修正、補足しました(2003
◆ 信号線の、往きと復りとで信号が一巡し、回路 △を構成します。日本語の回路、英語のCIRCUIT は、信号が一巡するところから、名付けられたものです。信号が一巡する回路が構成されなければ、電流は流れることが、できません。 信号線は、1本だと思うかも知れません。確かに回路図などでは、多くの場合、信号線は、図.2(a) のように、1本で表わされています。 [図.2] グラウンド線が共通の戻り線になっている ◆ 図面の上では、1 本線であっても、実は別にグラウンド線があり、このグラウンド線 が共通の戻り線 になっているのです(図.2(c))。しかし、回路図の上では、このように書かれることはありません。高々、図.2(b)のように、グラウンド記号が書いてある程度です。 信号線 は、理想的には、自分自身ガ、往きと、復りとの 2 本の線を持っていることです。実際にも、ノイズに対して、厳しい条件のときは
9.(3) グラウンド/電源配線の原則 ◆ グラウンド、電源、接地の配線には、好ましいやりかた、やってはならないことの原則があります。本来は、これらの原則は、信号線においても適用すべき原則です。しかし、とくにグラウンド、接地においおて注意すべきことが多いので、グラウンド、接地の原則と呼ばれています。 電源は、本来グラウンドと同等ですから、電源においても、同程度に重視しなければなりません。また、信号配線であっても適用される原則です。 9.(3-A) 共通インピーダンス ◆ 原則の第1が、共通インピーダンス を作らないということです。共通インピーダンスについて、図.14で、説明します。 [図.14] 共通インピーダンス ◆ 図.14(a)において、回路 A が動作してその電流値が変化したとします。電流値が変化すれば回路 A に掛かる電圧が変化します。その結果電圧 V が一定であっても回路 B
は じ め に ◆ このホームページでは、宮崎技術研究所の業務を、ご案内するだけではなく、技術者の皆様に役立つ、さまざまな情報をお届けしています。 その一つとして、当社の専門分野の中からテーマを選んで、連載web講座を開いています。 ◆ 連載web講座は、すでに 3 つのテーマを掲載しています。 今回は、今までの連載講座よりも、ぐっと、くだけた「お話」で、具体的なテーマは、「電気と電子のお話」です。電気と電子について、電子関連以外の技術者の方々にも、よく分かるように、解説します。読み物として、気軽に読んで頂きたいと思います。 このことを、強調する意味で、題名も、「講座」としないで、「お話」にしました。 軽い読み物ですが、はしょった「お話」では、ありません。まともな内容の「お話」です。まともな、お話ですが、それを、できるだけ、やさしく、読みやすいように、工夫しました。 ◆ 最近は、あらゆる所
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