Ｌｅｇａｃｙ８０８０用オプションボードの製作
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㈱技術少年出版様からＬｅｇａｃｙ８０８０用のオプションボード製作の依頼を受けました。
そのボードには電流制限素子（ポリスイッチ）をつけることになりました。
そこで…。
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［第７回］
●トランジスタ電流制限回路（４）
トランジスタ電流制限回路の出力電圧の電圧降下は、回路に直列に入れた抵抗（前回の回路では４．７Ω）によるだけではなくて、出力トランジスタのエミッタコレクタ間の電圧降下も加わっています。
しかしそれは後で気がついたことで、当初は抵抗の電圧降下のみと思い込んでいましたので、なんとかしてそれを小さくできないだろうかと考えました。
しかしこれはちょっと考えると無理なように思えます。
そもそもなぜそこに抵抗を入れるかといいますと、そこを流れる電流が増大して、逆さにぶらさがったトランジスタのエミッタベース間電圧が約０．６Ｖになることによって、そのトランジスタがＯＮになって、出力トランジスタをＯＦＦにするのですから、するとそのための約０．６Ｖはどうしてもこれは必須の条件のように思えます。
あかん。
無理や。
やれやれ、忙しいのにあたら貴重な時間を無駄に使ってしもうたわ。
これではブログネタにもなりませんわいな。
しかし。しかし。
そのときひらめいたのでありますよ。
確かに、トランジスタをＯＮさせるために０．６Ｖの電圧は必要。
しかし、なんとかして、もっと小さい電圧を大きくして、結果０．６Ｖにすることができたなら…。
おお。
電圧増幅回路！
おお。
ＯＰアンプ！！
が、しかし、もともとの回路は抵抗が＋側に入っています。
そこに増幅回路を組むのはちょっと難しいのでは…。
しかしせっかくＯＰアンプを思いついたのに、このまま諦めてしまうのは余りに惜しいと、例によってウェブをさまよっていましたら、ヒントがみつかりました。
そうか。
抵抗をＧＮＤ側に入れればいいんだ。
もっともそうすると、ＧＮＤが浮き上がることになりますが、もともとＯＰアンプを思いついた目的は、抵抗による電圧降下を減少させるためだったのですから、少しの浮き上がりで抑えられるのでしたらノープロブレムでありましょう。
ということでこんな回路を考えました。
当初のトランジスタ２石の簡単な回路から、ずいぶん複雑な回路になってしまいました。
でも回路の動作は単純です。
初期状態ではＡ１０１５とその下のＣ１８１５はＯＮで、ＶＯＵＴとＧＮＤとの間に負荷をつなぐと回路に電流が流れます。
４．７Ωを並列につないでいるのは、ほかに適当な抵抗の手持ちがなかったのと、単純に前回までの回路に比べて電圧降下が１／４になることの視覚効果を考えてのことです。
しかし実際のところ、この回路ではここの抵抗値は余り重要ではありません。
重要なのはＯＰアンプの増幅率です。
ＯＰアンプの回路は教科書のまんまの非反転増幅回路です。
とりあえず分圧抵抗も手持ちの適当なものを選びました。
このときＬＭ３５８の出力電圧は＋入力の（１＋２２／１１）倍、つまり３倍になります。
ＬＭ３５８の出力が０．６Ｖになるとその出力につながる２個のＣ１８１５がＯＮになります。
右下のＣ１８１５はオーバーロードであることを示すＬＥＤを点灯させるためのもので回路としては必須のものではありません。
上側のＣ１８１５がＯＮになるとその左側のＣ１８１５がＯＦＦになり、そのためＡ１０１５もＯＦＦになります。
ＬＭ３５８の出力が０．６Ｖのとき、４．７Ω×４（≒１．２Ω）の両端の電圧は０．２Ｖのはずです。
そのとき回路には
０．２／１．２≒０．１６７Ａ
の電流が流れている計算です。
実際の回路です。
回路に５１Ωの負荷抵抗をつないで、そのときの電圧と電流を測りました。
電流計は９０ｍＡぐらいを示しています。
出力電圧は４．６５Ｖです。
前回の回路ではこのくらいの電流値のときに出力電圧は４．２７Ｖでしたから、かなり電圧降下が改善されていることがわかります。
この電圧は５１Ωの両端の電圧です。
ジャノ目基板部分の拡大写真です。
ここにくるまでに試行錯誤をしたため余計な回路がついています。
当記事をお読みになったユーザー様からメールでお問い合わせをいただきました。
ブレッドボードを使えばハンダ付けする必要もなくて簡単なのに、どうして使わないのですか？
何か特別の理由でもあるのですか？
特別の理由などありません。
強いて言えば慣れと好みの問題です。
もう３０年以上、ほとんど毎日のようにハンダゴテを握ってきました。
この程度の回路ならば、ブレッドボードにパーツを並べるよりもジャノ目基板にハンダ付けを選んでしまいます。
最初ブレッドボードを試したときには、それなりに便利かと思ったのですけれど、やっぱり慣れでしょうねえ。
私にはジャノ目基板のほうが向いているようです。
負荷抵抗を３３Ωにしてみました。
１３０ｍＡほど流れています。
出力電圧は４．３５Ｖに低下しました。
これはちょっとおかしいのではないか、電圧降下が大きすぎるのでは？と思ったことが前回のトランジスタの電圧降下に気が付くきっかけになりました。
４．３５／３３≒０．１３２Ａ
ですから電圧と電流の値は合っています。
思い切って出力をショートさせてみました。
電流値は１３０ｍＡほどで止まっています。
オーバーロードを示すＬＥＤが点灯しています。
このときＯＰアンプ周りはどうなっているのでしょうか？
まずは計算で確かめてみます。
４．７Ω×４（≒１．２Ω）のところに１３０ｍＡ流れていますから、１．２Ωの両端の電圧は
０．１３×１．２＝０．１５６Ｖ
です。
これがＬＭ３５８の＋入力になりますから、このときＬＭ３５８の出力電圧は
０．１５６×３＝０．４６８Ｖ
うーん。
チト低いようですなあ。
実際に測ってみました。
ＬＭ３５８の＋入力は１６３ｍＶ、－入力は１９４ｍＶでした。
教科書では、ここは一致するはず、と思ったのですが…。
ちょっと差が出ていますねえ。
これが誤差につながっているようです。
それでＬＭ３５８の出力は、０．５３１Ｖでした。
０．６Ｖより低い値です。
それはともかく、電流制限回路が機能しているときの抵抗（１．２Ω）による電圧降下はわずか１６３ｍＶですから、この部分に注目する限りにおいては、今回の回路はそれなりに改善された回路だということになります。
問題はトランジスタによる電圧降下です。
Ｌｅｇａｃｙ８０８０用オプションボードの製作［第７回］
２０１６．７．１２ｕｐｌｏａｄ
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