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アナログ電子回路コミュニティサービス終了のお知らせ

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この度、アナログ電子回路コミュニティは2018年3月末日をもってサービスを終了することとなりました。それに伴いまして、本サービスへの新規会員登録は2月末日をもって締切りといたします。約10年という大変長い間、たくさんの皆様にコミュニティをご利用いただきましたこと、深く感謝申し上げます。

なお、コミュニティに掲載しているコンテンツは編集の上、アナログ・デバイセズ社のウェブサイトに随時掲載していく予定です。詳細は追って会員の皆様にお知らせいたします。

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Takenaka
タイトル
弛緩発振回路についての疑問
ポイント []
pt.
アクセス2240
カテゴリーアンプ&コンパレータ
キーワード Tina-ti   R1   両端電圧   電流   アナログ回路   Powered by Yahoo
投稿日時16/12/28 12:59
はじめまして、アナログ回路&シミュレーションソフトの初心者です。アナログ回路を勉強すべくトランジスタを2個使用した弛緩発信回路を作りLEDの点滅を試しています。(ブレッドボード上で構築)LEDが点滅することが体感できたので、今度はその動作原理を理解しようと考え、アナログシミュレートソフト(Tina-ti)を使い。どこにどんな電流(電圧)が流れているのか確認してみました。
シミュレーションの結果、私の知識では理解できない疑問が湧いてきたので教えてください。
疑問①
 回路のR1の両端電圧のピークが3.3Vを示しており、電源電圧の3.0Vより高くなるのは何故か?(NPNトランジスタのBE間に逆電圧がかかるためという解釈があるようですが、そのあたりがよくわからないです)
疑問②
回路のR1に流れる電流のピークが3.3μアンペアを示しているが、この電流はどこから流れてきているのか?(R1の両端電圧のピークが3.3VでR1が1MΩなので計算上は3.3μアンペアになるのでしょうが、VCCから3Vがかかっているわけでは無いので、どこから来るのかわかりません)

以上です。この他にも疑問があるのですが、まずは上記2点について理解したいです。

図の説明
 最初の図がTina-Tiで作った弛緩発信海路です。
 2番目がR1の両端電圧です。
 3番目がR1に流れる電流です。

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Takenaka 回答番号 8
タイトル
re:手前味噌ですが、。
ポイント
pt.
アクセス2145
投稿日時17/01/01 09:50
やま さん Takenakaです。

>弛張発振回路なら、手前味噌ですが、シリアルオシレータのほうがわかりやすいでしょう。

アドバイスありがとうございます。勉強してみます。

Takenaka 回答番号 7
タイトル
re:各部の動作について
ポイント
pt.
アクセス2164
投稿日時17/01/01 09:47
hirocyan-san さん Takenakaです。

もの凄く解りやすい説明ありがとうございます。理解がもの凄く進みました。同じ回路のシミュレートをLtspiceでやって細かいところを見てみたいと思います。(Ltspiceは時間軸などがもの凄く細かく確認できるので、CR時定数の斜面が見えるのでは?と思います)
ありがとうございました。

やま 回答番号 6
タイトル
手前味噌ですが、。
ポイント
pt.
アクセス2154
投稿日時16/12/30 18:06
Takenakaさん お疲れ様です。

弛張発振回路なら、手前味噌ですが、シリアルオシレータのほうがわかりやすいでしょう。

http://ednjapan.com/edn/articles/1310/18/news004_3.html

こちらの回路もシミュレーションしたら如何でしょうか?

hirocyan-san 回答番号 5
タイトル
各部の動作について
ポイント
pt.
アクセス2246
投稿日時16/12/29 17:13
Takenakaさんへ
 ひろちゃん3号 こと "hirocyan-san" です。

>④は、T2から流れるIchgがT1のベースに流れるという事ですが、これは、①のC1への充電が放電されるという事ですか?

 その通りです。


>⑤のT2の動作抵抗値の大雑把な計算は、T2のEC間の電圧とIc2の電流の割り算でいいでしうか?

 正確にはΔV/ΔIから求める交流的なものが値としては近いです。次の質問とも関係するのですが電流依存がありますので一概に計算式を提示するのは困難です。
どうしてもということであればT2の動作電流近辺でのΔVce/ΔIcで計算してください。
LEDの動作抵抗も同様に動作電流近辺のΔVf/ΔIfで求めてください。
 ただ、どうやって動作電流を求めるか?という問題は残ります。hfeの電流依存もありますので簡単にはSPICEシミュレーションで求めるのが良いのではないでしょうか?

弛緩型発振器の動作説明に詳しいサイトが少ないのはこの点が難しいからではないでしょうか?
 どうしても定性的な話になりがちです。


>⑥の放電は①の充電が放電されるという事でしょうか?逆方向充電は、IC2側(図でいうC1の下側)がプラスになり0.3Vかかるという理解でいいでしょうか?

 その通りです。
でも0.3Vとは限りません。0.3Vとはこの例の仮定の条件 LED(ON)=1VとVbe1=0.7Vから計算されるもので、厳密には{Vbe1-LED(ON)}ですが各電圧は電流依存性がありますので単純には計算できませんがこの程度として覚えておいてください。

Takenaka 回答番号 4
タイトル
re:弛緩型発振器の動作原理からくるものです
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pt.
アクセス2196
投稿日時16/12/29 16:40
hirocyan-san さん Takenakaです。

解説ありがとうございます。少し理解が進んだような気がします。
④~⑥が頭の中で整理ができません。

追加で教えてください
④は、T2から流れるIchgがT1のベースに流れるという事ですが、これは、①のC1への充電が放電されるという事ですか?
⑤のT2の動作抵抗値の大雑把な計算は、T2のEC間の電圧とIc2の電流の割り算でいいでしうか?
⑥の放電は①の充電が放電されるという事でしょうか?逆方向充電は、IC2側(図でいうC1の下側)がプラスになり0.3Vかかるという理解でいいでしょうか?
※自分自身としてこの回路のコンデンサの動きが今ひとつ理解できていないのだと思っています。

hirocyan-san 回答番号 3
タイトル
弛緩型発振器の動作原理からくるものです
ポイント
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アクセス2217
投稿日時16/12/29 09:29
Takenakaさんへ
 ひろちゃん3号 こと "hirocyan-san" です。

弛緩型(弛張型)発振器の動作原理について分かり易く説明しているサイトはあまり無いようです。

文字だけで説明するのは難しいですが回路図を見ながら参考にしてください。

 ここでは簡略化のため、LED(OFF)=0V、LED(ON)=1V、T1のVbe1=0.7Vとします。VC1はC1の両端電圧で図の上方向を正電位とします。


①LED(OFF)=0VですからR1がC1をC1=Vbe1=0.7Vまで充電しT1、T2をONさせます。

②T2のONによって、コレクタ電流Ic2が流れてLED(ON)=1VをLEDに発生させます。

③Ic2はLEDを1Vまで上昇させるとともに、その一部はC1を放電する電流IchgとしてC1へ分流します。

④IchgがT1のベースに流れますのでT1,T2がON→LEDがON→IchgがC1~T1へ流れ、正帰還作用によってT1,T2は飽和を維持します。

⑤IchgはT2、LEDの動作抵抗とC1で決まる時定数で減少していきます。

⑥やがてIchgはC1を放電→逆方向へ充電しますので、T1のベース電圧を徐々に低下させます。

⑦LED(ON)+VC1=Vbe1になると①の状態までT1のベース電流は減少します。
この時VC1=Vbe1-LED(ON)=0.7-1.0=-0.3Vです。

⑧この状態は正帰還の初期①と同じ状態ですからIc2は正帰還初期時の電流まで戻り、飽和状態を維持できなくなり、LEDの電流は若干減少します。その後②③④と逆の動作でT1、T2はOFFになります。

⑨初期状態に戻り①からの動作を繰り返します。

※C1には⑦の段階で-0.3Vに充電されていますので⑧の段階では瞬間的にはR1の両端に3.3Vの電圧が発生することになります。

Takenaka 回答番号 2
タイトル
re:図が付いていないようです
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アクセス2134
投稿日時16/12/28 23:01
すみません、再度貼り付けます
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hirocyan-san 回答番号 1
タイトル
図が付いていないようです
ポイント
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アクセス2159
投稿日時16/12/28 14:51
Takenakaさんへ
 ひろちゃん3号 こと "hirocyan-san" です。

図が付いていないようです。
この掲示板では Jpeg、Gif、PDF の3種類しか添付できないとのことです。

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