トランジスタ技術スペシャル 発売日・バックナンバー

３大計測器マスタ！テスタ＆オシロ＆電源

目次
　
必ず使う！ コンピュータの基礎もわかる！
Introduction 1　電子機器の主役！ 「マイコン」のススメ
Arduinoからはじめれば他のマイコン・ボードも使える
Introduction 2　ターゲット・マイコン Arduino超入門
自分に合ったタイプを見つける
Introduction 3　保存版 Arduinoボード大図鑑

第1部　[絵とき] マイコンはどうやって動くか
書き込み・制御で重要「周辺機能」・操作の基本「レジスタ」
第1章　マイコン上でプログラムを動かす基本的なしくみ
setup関数とloop関数を書けばArduinoプログラムが動くしくみ
第2章　マイコン・プログラムの処理の流れ
“L”を出力するときは電流が流れ込む…内部回路もふまえることが重要
第3章　絵ときI/O制御①…出力ポートで外部機器をON/OFF
必ず方向レジスタを設定しないといけない理由
第4章　絵ときI/O制御②…入力ポートで外部信号を取り込む

第2部　制御に必須！ 実時間にかかわる処理のしくみ
使いまくる周辺機能「タイマ」入門
第5章　時間を決めて「待つ」…絵とき「タイマ」処理
マイコンに用意されているCPU処理を強制的に変える「割り込み」のしくみ
第6章　急ぎの通知にすぐ対応…絵とき「外部割り込み」
実際の制御はいろいろな割り込みを組み合わせて使うことになる
第7章　一定時間経過したら処理…絵とき「タイマ割り込み」

第3部　[絵とき] よく使うマイコンのI/O
PWM出力analogWrite関数の動作と使い方
第8章　絵ときPWM出力…アナログ値制御を実現する
A-D変換analogRead関数の動作と使い方
第9章　絵ときA-D変換…アナログ値の取り込み
I2C通信Wire関数の動作と使い方
第10章　絵ときI2C通信…センサ等でよく使う
UART通信Serial1関数の動作と使い方
第11章　絵ときシリアルUART通信…PCとのやりとり

第4部　I/O制御を組み合わせてシステムに仕上げる
CPUから見ればディジタル＆アナログI/Oの組み合わせ
第12章　センサ×モータ！ 空気モニタ・システムの回路
状態遷移や設定値を使ってモレなく動かす
第13章　センサ×モータ！ 空気モニタ・システムのプログラム
割り込みが発生するタイミングによってはうまく動かない…を避ける
第14章　割り込み処理の実際…アクセス競合と排他制御

第5部　実践的なマイコンのI/O制御
超音波距離センサなど…パルス幅を測りたいことは意外とある
第15章　入力パルス幅を測る
回転数を測る
第16章　入力パルス数のカウント
モータで向きを変えたいときに便利
第17章　パルス幅出力でRCサーボ制御
A0端子から出せるアナログ出力の実際
第18章　D-A変換によるアナログ値制御
3大シリアル最後の1つ
第19章　より高速なSPI通信を使う
メーカごとに異なるデータシートを読みとくポイント
Appendix 1　重要項目SPIモードの調べ方

第6部　開発環境Arduino IDEのしくみ＆動かし方
同じプログラムをいろんなマイコン・ボードに書き込んで使える
第20章　マイコン・プログラミング超定番環境 Arduino IDEのしくみ
プログラムを書き込むプログラムと書き込まれるプログラムの住み分け
第21章　マイコンにプログラムを書き込むしくみ
脱ビギナ！ マイコン直たたきの世界へようこそ
Appendix 2　ライブラリを使わず直にI/Oレジスタを操作してみる

付録　同じArduino IDEでラズパイPicoプログラミング
1　ラズパイPicoプログラミングの準備
2　I/O制御①…ディジタル出力でON/OFF
3　I/O制御②…ディジタル入力
4　I2C/SPI通信…カラー画像のディスプレイ表示
5　PWM出力①…DCモータ駆動
6　PWM出力②…スピーカで音楽を鳴らす

【書籍概要】
　注目の回路技術に光エレクトロニクスがあります．電気ではできないさまざまなことが実現でき，半導体の進化に伴って，部品もどんどん進化しています．各種のLEDや光センサだけでなく，パワエレ用の絶縁，LiDARなどの測距，通信，レーザなどこれから技術でますます重要になる光エレクトロニクスをまとめました．


◎半導体は進化する…光センサ/フォトダイオード/発光/色再現/絶縁/レーザ/測距etc
☆LED・センサから始める光のエレクトロニクス

　各種のLEDや光センサだけでなく，パワエレ用の絶縁，LiDARなどの測距，通信，レーザなどこれから技術でますます重要になる光エレクトロニクスをまとめました．

★目 次


Introduction　光エレクトロニクスはおさえておいた方がいい理由

☆第1部　光と光エレクトロニクス超入門

第1章　入門実験でつかむ光と光エレクトロニクスの基本
第2章　光センサの基本：フォトダイオード入門
Appendix 1　光を電流に変える石!? フォトダイオードの動作原理
Appendix 2　光センサの出力電流を正しく測るテクニック

☆第2部　発光デバイス基本中の基本：LED入門

第3章　電流を光に変える石！ LEDを理解して使う
第4章　照明としてのLED入門

☆第3部　奥深い光と色の物理

第5章　色とは何ものか…色覚と波長の関係
第6章　光の周波数スペクトル分布計の製作
第7章　見えないけれどそこにある光…赤外線と紫外線
Appendix 3　「見える」の物理①…反射
Appendix 4　「見える」の物理②…レンズと焦点と集光点
Appendix 5　「見える」の物理③…偏光

☆第4部　ますます重要に…絶縁フォトカプラ

Appendix 6　フォトカプラによる絶縁がなぜますます重要か
第8章　一番使う絶縁 トランジスタ・カプラ
第9章　最高50Mbps！ 高速通信用フォトカプラ
第10章　IGBT/MOSFETドライバ・カプラ

☆第5部　レーザと光通信のエレクトロニクス

第11章　レーザ光を発する半導体 レーザ・ダイオード
第12章　光通信と光ファイバの回路技術
第13章　帯域50MHz！レーザ・ダイオード駆動回路
第14章　なんと数十km先通信！光ファイバ受信アンプ回路

☆第6部　測距のエレクトロニクス

第15章　2mまで！秋月で買えるToF距離センサ VL53L0X
第16章　ToFを使った測位技術 LiDARの基礎知識
第17章　距離が測れるToFカメラ入門

☆第7部　微小光のセンシング技術

第18章　わずか光子1粒からカウント！ 微弱光半導体センサ MPPC
第19章　カミオカンデでニュートリノ捕捉！ 光電子増倍管入門

■特集
～すべての電子回路はラジオに通ず！ 物理現象と回路の橋わたし～
電波とくふうのラジオ回路

★目 次


Introduction 1　THE・電波サイエンス！ ラジオ回路製作のススメ
Introduction 2　AMラジオは不滅!?
Appendix 1　AMラジオ製作のレベル感

☆第1部　ラジオ回路製作入門

第1章　部品入手難時代のラジオ回路製作のコツ
第2章　タッチLCD式DSPラジオ
第3章　3端子ラジオICによるAMラジオ回路
第4章　スーパーヘテロダイン式！高感度AMラジオ
第5章　完全無調整！ 帯域15kHzの高音質AMラジオ
第6章　AM/FM/短波対応ワンチップDSPラジオ
第7章　無電源で動くFMラジオの製作
第8章　ラジオ用アンテナの設計&製作

☆第2部　ラジオ回路の素

第9章　回路の素①：AMとFM…ラジオ放送の送信機のしくみ
第10章　回路の素②：受信機の方式…ストレート&スーパーヘテロダイン
第11章　回路の素③：受信機の要…アンテナ&チャネル選択回路

☆第3部　ラジオの世界…受信回路ひとくふう

第12章　全国NHK固定6石AMラジオ回路
第13章　小信号ダイオード1N60でヘッドホンを鳴らす3倍電流ゲルマ・ラジオ
第14章　両相検波プッシュプル増幅…MOSFET式3石AMラジオ
第15章　ダイレクト・コンバージョン方式AMラジオ回路

☆第4部　宇宙ラジオの製作

第16章　宇宙ラジオの製作に挑戦
第17章　人工衛星からの電波受信の基礎知識
第18章　人工衛星の337MHz電波受信実験
第19章　437MHz受信用八木アンテナの設計&製作
第20章　いつもアンテナを人工衛星に向ける！自動追尾ローテータの製作
Appendix 2　インターネットから人工衛星の電波をリアルタイムに聴くWebSDR

☆第5部　ラジオ回路のサイエンス実験

第21章　コンデンサやコイルまで手作り…ゲルマニウム・ラジオ実験
第22章　フル手作りAMラジオ実験①…アンテナ回路と同調回路の製作
第23章　フル手作りAMラジオ実験②…ダイオードとイヤホンの製作

☆付録　[保存版]電波の基礎知識

■特集
～測る基本的な考え方大集合！ 自動計測もPC計測も超入門～
ラズパイからはじめる科学計測［教科書付き］


科学計測においては，物理現象を測定し，取得したデータを解析・可視化する必要があります．センサ/計測回路/測定器を制御して測定し，PC/ラズベリー・パイに取り込んで解析・可視化します．条件を少しずつ変えながらの自動計測もたいへん重要になります．
本書では，ラズベリー・パイやUSB測定器，ラズパイPicoなどを題材に，科学計測の基本的な考え方を集めました．


★目 次


Introduction　ラズパイ科学計測のススメ


☆第1部　ラズパイではじめる科学計測

◎秋月で買えるマイクロ分光器モジュールC12880MAで可視光分析に挑戦！
第1章　炎色反応による元素分析機の製作

◎高精度HQカメラを岩石特定やひずみ測定に
第2章　偏光で色づく…ラズパイ顕微鏡カメラの製作

◎ラズパイ×Pythonで入門…電気化学分析の世界
第3章　ラズパイ水溶液分析装置の製作

◎ラズパイとラズパイPicoの合わせ技で測定～データ解析～可視化 一気通貫！
第4章　磁気の強さが目に見える！ 2D磁気ビューワの製作

◎箱入りラズパイ400のI/O&カメラ拡張の実際
第5章　AI認識&温度イメージ合成付き！ ラズパイ計測カメラの製作


☆第2部　USB測定器による自動計測入門

◎人手がなくても大丈夫な自動化の世界
第6章　ラズパイ×USB測定器…自動計測ステーション

◎プロの計測機制御インターフェースVISA入門
第7章　計測器の自動制御の基礎知識

◎My計測にピッタリ
第8章　多機能USB測定器Analog Discoveryの基礎知識

◎USB測定器入門①…便利な信号生成&演算機能を活用する
Appendix 1　超音波やまびこ距離計の製作

◎USB測定器入門②…周波数&デューティ比設定で高速プロペラ回転数を測る
Appendix 2　固有振動数解析にも使われるストロボ・スコープ実験


☆第3部　ラズパイPico計測実験

◎パソコンにどうやって回路を認識させるか…USB-シリアル変換の実際
第9章　PC計測の基本…アナログ信号をPCに取り込む

◎D-A変換も評価！ アナログ性能を知って正しく使おう
第10章　ラズパイPicoのA-D変換性能の実際

◎Windowsで使える入門向け
Appendix 3　ラズパイPicoに便利なPython開発環境Thonny

◎低消費電力化のキモ…電源制御タイマTPL5110で製作
第11章　ラズパイPicoを乾電池駆動…間欠動作センサ・ロガー

◎赤外線アレイ・センサAMG8833入門
第12章　ラズパイPico小型サーモグラフィの製作

◎可視光から遠赤外線まで！ 半導体のシリコン表面の観察に挑戦
◎Appendix 4　微小な温度分布を見る超拡大サーモ顕微鏡カメラ

◎未知のインピーダンスの測り方
Appendix 5　土壌水分量測定回路の製作


☆付録　プロの考え方…電子回路の正しい測り方

第1章　電源&アナログ回路
Appendix 1　正しい測定のための約束ごと
第2章　OPアンプ増幅回路の交流特性
Appendix 2　無線&高周波回路

リチウム・イオン電池や乾電池タイプなど，バッテリを使った電源回路や製作をあれこれ集めました．保存版の小型電源回路設計教科書付き．

＜概要＞
リチウム・イオン電池や乾電池タイプなど，バッテリを使った電源回路や製作をあれこれ集めました．
「持ち運ぶ」「移動する」「電線のない場所に設置する」回路が作れれば，モノづくりの幅が格段に広がります．
保存版の小型電源回路設計教科書付き．
◎デバイスは進化！「持ち運ぶ」「移動する」をカンタンに！
☆教科書付き 小型バッテリ電源回路


★目 次


◎思いどおりの回路を作れるようになるために
Introduction　回路作りで絶対に必要！「電源回路」の基礎知識


☆第1部　小型バッテリ電源回路&製作

◎公道もOK！ 回生ブレーキ搭載！
第1章　24V30Ahリチウム・イオン電池！時速20km電動スクータの製作

◎小型・軽量電池で広がる可能性をかい間見る
第2章　薄型リチウム・イオン電池エナセラ電子工作

◎あの日本ガイシが！ 釘刺しでも過放電でも燃えない安全さ
Appendix 1　24mAhリチウム・イオン電池！買える薄型「エナセラ」

◎マイコンも駆動！ 使いやすい昇圧IC&モジュールあれこれ
第3章　eneloop1本で5V/3.3V！オススメ電池向き電源IC&実力

◎トランジスタ1個で電池動作&アナログ信号の伝送ノイズ低減
第4章　電源ノイズ最小！ 電池式MCヘッドアンプの製作

Appendix 2　これだけはおさえておこう！ バッテリのスペックの読み方

◎メンテいらず！ 汎用部品で自家発電システムを！
第5章　12V9Ah鉛バッテリ×太陽光パネル倉庫照明の製作

◎意外とめんどい電源まわりを解決！
第6章　乾電池でマイコンを動かす！使える電源&ON/OFF回路集

◎急な大電流要求に瞬時応答&用のないときは電力消費なし
第7章　ラズパイ用安定化&間欠動作電源


☆第2部　バッテリで必要となる充電回路入門

◎秋月で買えて最もシンプルなリチウム・イオン電池の充電回路入門
第1章　1セル充電はおすすめICで！MCP73831/BQ2057CSN回路

◎直結を意識した半導体も続々！ ラズパイPico/ESP32にも
第2章　リチウム・イオン電池の充電回路設計

◎容量と寿命は使い方次第！
第3章　容量か寿命かで異なるリチウム・イオン電池充電法

◎現実的チョイスで急速充電もOK！ニッケル水素電池入門
第4章　乾電池タイプ代表！eneloop充電回路設計

◎実際の使われ方に即したJIS規格でニッケル水素電池の耐久テスト
Appendix 1　充放電回数の限界…サイクル耐久特性の実測

◎満充電スタンバイが得意の重量級
第5章　安くて大容量！鉛バッテリ充電回路設計

◎鉛バッテリ/大容量キャパシタと組み合わせて独立機器を！
第6章　鉛バッテリと相性バツグン！太陽電池からの充電回路

◎国内で入手できるものの探し方
Appendix 2　電池&充電&発電モジュールあれこれ


☆第3部　[保存版] 小型電源回路設計の教科書

◎電源まわりで必ず使う
第1章　直流回路の基礎知識

◎制御は便利なスイッチICからはじめる
第2章　よく使う電源のON/OFFスイッチ回路入門

◎リニア・レギュレータは低ドロップ電圧タイプ！ 低消費電流・低ノイズな電源をサッ
第3章　LDOレギュレータ回路入門

◎高精度で安定！ アナログにピッタリ
Appendix 1　ADCの基準電圧に… シャント・レギュレータ入門

◎いまどきの電源の常識…スイッチング動作をひもとく
第4章　スイッチング・レギュレータ回路入門

◎定電流をサッと実現できるICと回路
第5章　LEDなどに使える定電流回路入門

＜概要＞
現在は，さまざまな無償の設計ツールを個人が利用できる環境が整っています．
また，ツール間のデータ連係が強化され，個人レベルでもエレキとメカの協調設計が
できるようになってきました．
本書では，電子回路設計に役立つソフトウェア・ツールを集めて紹介します．
特に，回路設計に役立つ回路シミュレータ（LTspice・QSPICE・PSpice）や
高周波回路設計に威力を発揮するQucsStudio，電磁界シミュレータCST Studio Suite，
プリント基板CADのKiCad，3D CADのAutodesk Fusion等について，
具体例を示しながら使い方を紹介します．
各種設計ツールや設計データを収録したDVD-ROM 2枚付き．

※ツールによってはインターネット接続環境が必要なものもあります．
◎回路&プリント基板設計から物理解析まで無償ツールで一気通貫
☆電子回路設計ツール大全 [DVD2枚付き]


★目 次


Introduction　無償で高機能が続々！ 今どき回路の設計ツール


☆第1部　電子回路設計ツール大事典

第1章　電子回路設計ツール大事典【付属DVD対応】

◎管理するしくみが必要…ソフトウェアにも部品表を！
Appendix 1　オープンソース混在時代のライセンス基礎知識


☆第2部　アナデバ部品対応の定番LTspice回路設計入門

◎周波数応答解析機能を使ってシミュレーションしてみる
第2章　定番シミュレータLTspiceでアナログ回路シミュレーション

◎-3.3V負電源や並列LDOの回路
第3章　LTspiceのメリット！ メーカ部品モデルによる回路設計のポイント

◎低ひずみ&高安定！完成度の高いお手本回路がパソコンで動き出す
第4章　LTspiceで実験&設計！ 30Wパワー・アンプ


☆第3部　Verilog&C++制御も対応！ 注目QSPICE回路設計入門

◎おなじみLTspiceの開発者マイク・エンゲルハート氏作
第5章　サクサク電子回路シミュレータ！注目QSPICE入門

◎回路と制御と温度…今どきのシステムまるごとシミュレーション
第6章　QSPICEによるアナログ回路×マイコン制御の同時解析&設計入門

◎注目シミュレータの活用法とC++プログラム記述
第7章　QSPICEによる回路&制御プログラム設計のポイント

◎トライアル&エラーを繰り返しながら電源回路方式を選定してみる
第8章　シミュレータを生かした回路の構想設計

◎実機とシミュレーションを合致できるようになれば応用力バツグン！
第9章　シミュレータを生かした直流電源回路の設計


☆第4部　TI部品対応の無償版PSpice回路設計

◎PSpice for TI ならTI部品の動作解析は簡単
第10章　自動電源制御オーディオ・アンプ回路の動作解析&実測

Appendix 2　PSpice for TIに他社MOSFETモデルを追加する

◎サンプル回路とは一味違う回路に挑戦
第11章　部品メーカ提供のPSpiceモデルを使ってオリジナル回路を設計&シミュレーション


☆第5部　プリント基板からケースまで！ KiCad&一気通貫設計

◎無償のKiCad×FreeCAD…回路と基板とケースをツール連係で
第12章　今日が「大安」かを計算する六曜カレンダ回路

◎KiCadや他のプリント基板CADで使えるオープンソース自動配線Freerouting
第13章　Type-C対応USB-シリアルCH340E！ しゃべる&光るIoTアクスタ回路基板

◎回路シミュレーションから基板&メカ設計まで！統合型が今どき
第14章　オンライン・ツール群DesignSpark回路設計入門

◎基板設計と連係できるオンラインDesignSparkで一気通貫ものづくり入門
第15章　回路屋さん向け3D CAD…ラズパイ・ケースの作り方

◎実験用モータ固定スタンドの製作 ステップ・バイ・ステップ
第16章　はじめての3D CAD…無償版Autodesk Fusion入門

◎本格派だけどオープンソース！複雑なプロセッサ負荷変動もファン冷却もOK
第17章　非定常な温度解析もカンタン！ 物理計算OpenModelica


☆第6部　高周波回路シミュレータの定番QucsStudio入門

◎ミリ波5G対応の伝送線路や定数をリアルタイム・チューニング
第18章　無制限フリーのRF回路シミュレータQucsStudio入門

◎高周波シミュレータの標準ADS風！分布定数回路の設計入門
第19章　QucsStudioによる伝送線路フィルタの設計


☆第7部　実力派3D電磁界シミュレータCST Studio Suite無償版

◎無償版ではじめる3D電磁界シミュレータCST Studio Suite回路設計
第20章　2.4GHz帯ノイズを実機テストする迷惑電波発生回路の製作

Appendix 3　3D電磁界シミュレータCST Studio Suite無償版の基本操作


※ 本書は「トランジスタ技術」誌に掲載された記事を元に再編集した

パワー・デバイス基礎固め

【 特 集 】
～8ピン定番から実用単電源マイコン直結レール・ツー・レールまで～
はじめの一歩！ OPアンプ回路設計


★目 次


◎教科書→設計→実験…個人でひと通りできる時代に！
Introduction　いまこそ！ アナログ回路マスタのススメ


☆第1部　アナログ代表「OPアンプ」入門

◎まずはアナログ半導体代表OPアンプの理想特性をおさえる
第1章　アナログ回路はOPアンプからがオススメ

◎汎用NJM741からはじめる！さまざまな定格&特性値の見方
第2章　現実のOPアンプの電気特性

◎部品は電気特性だけで決まるわけじゃない
第3章　OPアンプICの種類と選び方

◎概要だけでもつかんでおくのが上達の近道
Appendix 1　OPアンプICの内部回路について


☆第2部　完全マスタ！ 基本OPアンプ回路

◎まずは基本回路で設計の全体像をつかむ
第4章　その①：反転増幅回路

◎基本の反転増幅とのちがいからOPアンプを知る
第5章　その②：非反転増幅回路

◎バッファとして重宝する回路
第6章　その③：ゲイン1倍増幅 ボルテージ・フォロワ

◎アナログ回路で計算できる基本
第7章　その④：加算回路

◎よく使う…差分を取り出して増幅
第8章　その⑤：減算回路

◎ノイズ除去など応用性抜群！
第9章　その⑥：ローパス動作 積分回路

◎回路動作はシンプル
第10章　その⑦：ハイパス動作 微分回路

◎現実的によく使うアクティブ・フィルタ入門
第11章　その⑧：フィルタ回路

◎よく使われる発振回路方式入門
Appendix 2　その⑨：発振回路


☆第3部　実用いまどき単電源/レール・ツー・レールOPアンプ回路

◎これからのアナログ回路のコモンセンス
第12章　いまどきのOPアンプ…「単電源」&「レール・ツー・レール」とは

◎入手しやすい単電源・低電圧OPアンプたちの実力
第13章　マイコン回路にベスト・マッチするOPアンプ実験

◎NTCサーミスタ用増幅回路の設計
第14章　マイコン直結OK！5V単電源の温度測定回路

◎両電源OPアンプへの変更実験まで
第15章　単3電池2本動作のヘッドホン・アンプ回路

◎USB測定器×自作アダプタ回路でできる
第16章　測りにくいGB積などを実測！OPアンプ・テスタの製作

◎多種多様なOPアンプの特性選びのポイント
Appendix 3　OPアンプのデータシートの歩き方

◎発熱/DCオフセット/フィルタ/出力インピーダンス
第17章　オーディオ用OPアンプ回路のポイント

◎1kV加えても大丈夫なプロの設計
第18章　OPアンプの入力保護回路

◎負荷が変動しても安定して流したい
第19章　定電流出力の10AパワーOPアンプ回路

◎高速OPアンプ回路設計入門
第20章　DC～1MHz！100mA×4チャネル・アンプ回路


※ 本書は「トランジスタ技術」誌に掲載された記事を元に再編集したものです．

★目 次


Introduction　「回路設計の道具」としての数学を実験で！


☆第1部　「オームの法則」と電子回路の現実

◎まずは基本法則と実験のイメージを一致させる
第1章　「オームの法則」からはじめる…電子回路超入門

◎時間変化する信号とインピーダンス入門
第2章　実際の信号にオームの法則を…「複素数」の御利益


☆第2部　実験入門…回路の「時間」特性と数学

◎最低限の数学で時間的な特性をつかむ
第3章　回路動作を表す道具としての「微分・積分」

◎ACを扱うのについてまわる
第4章　電子回路のための「三角関数」

◎電子回路と微分積分の実際
第5章　実験でつかむ回路の「時間」特性


☆第3部　実験入門…「周波数」特性と伝達関数

◎電気信号もう1つの視点…フーリエ級数入門
第6章　実際の信号の「周波数成分」の分析

◎複素数の概念を発展…「ラプラス変換」信号解析入門
第7章　「伝達関数」による回路の周波数特性

◎回路設計ツールとしてのラプラス変換
第8章　実験でつかむ過渡現象…時定数の数学

◎サンプリング&Z変換入門
第9章　信号処理のディジタル化のための伝達関数

◎ゼロ点とポールの回路動作
Appendix 1　数学にあって実回路にはない「無限大」の扱い


☆第4部　実験でつかむトランジスタ回路と数学

◎スイッチングから増幅まで…動作イメージの構築
第10章　数式×実験でつかむトランジスタ回路


☆第5部　実験でつかむOPアンプ回路と数学

◎ゲイン-周波数特性を決める重要オープン・ループ・ゲイン入門
第11章　数式×実験でつかむOPアンプ回路

◎理想特性は「ない」なかで
第12章　OPアンプの伝達関数 理想と現実

◎内部回路で発生してしまう動作の限界について
第13章　OPアンプのスルー・レート 理想と現実

◎厳密な線形は「ない」なかで
Appendix 2　OPアンプの線形と非線形の実際

◎コモン・モード電圧除去の理想と現実
第14章　数式×実験でつかむ差動アンプ回路

◎現実的に利用率が圧倒的に高い
第15章　差動アンプよりよく使う差分アンプ回路

◎電圧の差をできるだけゼロにする重要な回路
第16章　数式×実験でつかむ制御用エラー・アンプ回路

★目 次


Introduction　未来の生活のキー・デバイス「モータ」

☆第1部　フルカラー保存版 モータ大図鑑
Appendix 1　本書で紹介するモータ
第1章　ブラシ付きDCモータ図鑑
第2章　ブラシレスDCモータ図鑑
Appendix 2　小型なブラシレスDCモータの誕生物語
第3章　ACモータ図鑑
第4章　ステッピング・モータ図鑑
第5章　超音波モータ図鑑

☆第2部　電気目線！ 回路のためのモータ基礎知識
第6章　制御の理解に必須！ モータの動作モード
第7章　DCモータの力学動作を電気回路として読み解く
第8章　モータ選びとモータ出力の考え方
Appendix 3　コアレス/マクソン…DCモータ選びのステップ
Appendix 4　「トルク」と「出力」の違い
Appendix 5　モータを逆回転させる制御

☆第3部　モータ駆動回路入門
第9章　モータ駆動の基礎知識
第10章　回路製作①…DCモータ自走ラズパイ・カー
第11章　回路製作②…同期モータによるリニア・モータ・カー
第12章　ブラシレスDCモータの実用的低速センサレス駆動
第13章　ブラシ付きDCモータの詳細シミュレーション
Appendix 6　モータ周辺の部品/半導体の実際

☆第4部　進化の方向…永久磁石なしモータの実際
第14章　永久磁石が不要な同期リラクタンス・モータ
第15章　従来の永久磁石型ステッピング・モータとは
第16章　永久磁石を減らしたHB型ステッピング・モータの実際
第17章　できるだけ永久磁石を使わずに…EV向けモータの実際
Appendix 7　自作でつかむEV用で注目のEESM構造
第18章　超音波モータと駆動メカニズム
Appendix 8　モータは実学！手を動かす大切さと実習の実際
Appendix 9　モータに超電導を組み合わせる
Appendix 10　一番小さな磁石 電子スピンで駆動するナノモータ

☆第5部　理論・物理
第19章　相対関係に着目した電磁モータの理論
第20章　モータの種類が豊富な理由
第21章　筆者流に語るベクトル制御理論

☆第6部　保存版！ ギヤ&歯車
[保存版] ギヤと歯車の基礎知識

モータ関連用語集

距離センサ，魚群探知，部材の傷の検出などに超音波が用いられます．
また，力学的な振動エネルギーを集中させると，物体の空中浮揚や材料加工など，エレキでは実現できないことが可能になります．
本書では，回路製作や応用事例などを交えて，音波・超音波の基礎から最新の技術までを解説します．

★目 次

Introduction 電気×振動エネルギーで広がる世界

☆第1部 音波・超音波エレクトロニクスの基礎知識
第1章 音波・超音波の物理現象
第2章 音波・超音波の発生&検出…デバイスのしくみ
第3章 主な利用①…流体・固体中の計測や診断
第4章 主な利用②…波エネルギー集中による力学的効果

☆第2部 超音波を試せるMy実験ラボ
第5章 シンプル超音波の測定器&等価回路
第6章 超音波マイク×ラズパイPicoで作る周波数測定器

☆第3部 超音波エレクトロニクス製作&実験
第7章 測距センサを使ったイチゴの吸液量測定
第8章 超音波×ラズパイPico！ ミスト加湿器の製作
Appendix 1 波エネルギー集中！「物体を空中に浮かせる」実験
Appendix 2 触れていないのに「触覚」を感じさせる実験

☆第4部 超音波計測のメカニズム
第9章 音響で空気中/水中/固体中を調べるメカニズム
第10章 厚みや傷…非破壊検査のメカニズム
Appendix 3 コウモリに学ぶ…混信しない超音波計測の研究

☆第5部 波エネルギーによる加工・洗浄のメカニズム
第11章 研磨や切削…材料加工のメカニズム
第12章 超音波による洗浄のメカニズム

☆第6部 超音波発振回路のしくみ
第13章 超音波発振器の回路構成
第14章 超音波振動子を数ns駆動！ 高速ドライブ回路

☆第7部 超音波を生かした電子デバイス
第15章 力学振動と電気をつなぐ大黒柱 圧電セラミックス入門
第16章 国際標準化が進む圧電センサ&SAWセンサ
第17章 スマホのRF部に使われるBAW/SAWフィルタ
第18章 超音波ピント調節レンズ
第19章 電磁モータとは一線を画する超音波モータ

☆第8部 これからの超音波技術
第20章 非破壊検査を非接触で高速に
第21章 細胞を生きたまま観察できる超音波バイオ顕微鏡
第22章 電磁波との組み合わせによる超音波計測の高分解能化

「ラズパイI/O制御 図解 完全マスタ」（No.163，2023/6/29発売）
～ ハードを動かすメカニズム理解 ! ネットワーク＆カメラまで ～

　本書はラズパイを使ったI/O制御について図解入りで解説します．ハードウェアもソフトウェアも単機能の部品として小さく作り，次にその部品を組み合わせて複雑なI/O制御を実現できるのがラズパイのメリットです．最終的には，カメラやネットワークから実用的なプログラミングまで解説します．


　
目次
　
　　　　 世界中で使われているラズベリー・パイ大図鑑
Introduction1　定番コンピュータ・ボード「ラズパイ」の世界
　　　　 だから便利…ハードもソフトも単純部品を組み合わせる世界
Introduction2　ラズパイを生かす…本書のコンセプト

第1部　ラズパイのハード＆ソフト
　　　　 まずはコンピュータ本体を知る
第1章　ラズベリー・パイのハードウェア構成
　　　　 起動用 microSDの作成から起動後の設定まで
第2章　ラズベリー・パイのソフトウェア環境

第2部　ラズパイ I/O制御の基本メカニズム
　　　　 定番の Lチカ…まずは対話的に出力信号レベルを指定してみる
第3章　コマンド操作によるピン出力の制御
　　　　 定番の Lチカ…プログラムで出力信号レベルを自動的に操る
第4章　シェル・スクリプトによるピン出力の制御
　　　　 外付けスイッチが押されているかをプログラムが知るには
第5章　ピン入力状態の読みとり
　　　　 なぜプログラムから電気信号を任意に I/Oできるのだろう
第6章　GPIO制御におけるラズパイ内部の動作
　　　　 スイッチと LED…制御のミニマム構成
第7章　プログラム同士を組み合わせるしくみ「パイプ」
　　　　 シェル以外のもう1つのオススメ方法
第8章　Pythonプログラムによる I/O制御
　　　　 さすがパイプ…シェルでも Pythonでも簡単につながるしくみ
第9章　異なる言語のプログラムも組み合わせる
　　　　 制御プログラムに不可欠なイベント・ドリブンのしくみ
第10章　GPIO割り込み制御

第3部　よく使う PWM＆通信の制御
　　　　 　アナログ的な出力の定番…ぼんやり LED点灯
第11章　よく使う PWM出力の制御
　　　　 　液晶ディスプレイもセンサもサッと使えるバスのしくみ
第12章　定番 I2C通信の制御
　　　　 　I2Cよりも単純で高速…温度センサをつないでみる
第13章　もう1つの定番 SPI通信の制御
　　　　 　時刻と温度のそれぞれを液晶に表示してみる
第14章　複数プログラムを組み合わせるしくみ「FIFO」

第4部　カメラ＆ネットワーク入門
　　　　 　強力なラズパイ・カメラの撮影から定番 OpenCVまで
第15章　カメラ制御＆画像処理入門
　　　　 　強力なラズパイのネットワーク機能を試す（1）
第16章　IoTセンシング入門
　　　　 　強力なラズパイのネットワーク機能を試す（2）
第17章　ラズパイ Webサーバ入門

第5部　ラズパイの実用的プログラミング
　　　　 　キー入力不要なプログラムは背後で動かしておく
第18章　その（1）…バックグラウンド実行
　　　　 　センシングや送信などでよく使う
第19章　その（2）…定期実行
　　　　 　パーミッションとスーパユーザの設定
第20章　その（3）…運用に不可欠な権限の管理
　　　　 　性能に劣るマイコンが重宝される理由
第21章　ラズパイが不得意なこと…タイミング制御
　　　　 　役割分担すれば死角なし ! UART通信から
第22章　ラズパイの良き相棒 Picoマイコン入門
　　　　 　A-D変換制御… Picoを組み合わせるもう1つのメリット
第23章　アナログ信号をラズパイに取り込む

第1部　電子回路・部品の設計便利帳
第1章　 抵抗・コンデンサ・コイルの設計便利帳
【1】リード線抵抗のカラー・コードの読み方
【2】チップ抵抗/コンデンサ/コイルの値の読み方
【3】角形チップ抵抗器の外形寸法
【4】ほとんどの工業製品が採用しているISO規格の標準数「R系列」
など
第2章　半導体ミニ図鑑
【1】整流ダイオードのミニ図鑑
【2】LEDミニ図鑑
【3】ツェナー・ダイオードのミニ図鑑
【4】可変容量ダイオードのミニ図鑑
【5】バイポーラ・トランジスタのミニ図鑑
など
第3章　基本電子回路の便利帳
【1】抵抗によるLEDの電流制限
【2】トランジスタによるローサイド・ドライブ回路
【3】トランジスタによるハイサイド・ドライブ回路
【4】リレー・ドライブ回路
など
第4章　ロジック回路の便利帳
【1】3つの基本素子 AND，OR，NOT
【2】ド・モルガンの定理と負論理
【3】ロジックICの電気的特性
【4】ロジックICのピン配置
第5章　電気回路の基本法則
【1】オームの法則
【2】キルヒホッフの法則
【3】重ね合わせの理
【4】テブナンの定理
など
第6章　ブロック線図の基本
【1】ブロック線図の表記例
【2】ブロック線図の等価交換
【3】微分器と積分器の動作
第7章　回路図記号の便利帳
第2部　3大シリアル通信の便利帳
第8章　基本シリアル通信(1) I2C便利帳
【1】I2C通信のしくみ
【2】I2C通信のアドレス検出手順
【3】I2C機能をマイコンに組み込む方法
【4】I2Cの使い方ノウハウ
第9章　基本シリアル通信(2) UART(RS-232)便利帳
【1】UARTシリアル通信のしくみ
【2】UARTの送受信方法
【3】USBによる仮想シリアル・ポート
【4】シリアル通信で使われる電圧レベル
【5】RS-232の電圧レベル
【6】RS-232コネクタのピン・アサイン
第10章　基本シリアル通信(3) SPI便利帳
【1】SPI通信のしくみ
【2】SPI通信の基本的な転送タイミング
【3】SPIをマイコンに組み込む方法
【4】SPIの使い方ノウハウ
第3部　USB/イーサ/電線の便利帳
第11章　USB便利帳
【1】USBコネクタの種類とピン配置
【2】USB Type-Cケーブルの見分け方【3】USB転送スピードの選び方
【4】各USB規格のVBUS電源としての最大パワー仕様
【5】デバイス接続から使用可能になるまでの流れ
第12章　イーサネット便利帳
【1】イーサネットのコネクタとピン配置
【2】イーサネット規格の種類と接続方式
【3】イーサネット・ケーブルのカテゴリ
第13章　電線・基板コネクタの便利帳
【1】電線対基板コネクタの種類
【2】基板対基板コネクタの種類
【3】コネクタの取り扱い方の基本
【4】FPCコネクタの種類
第14章　同軸コネクタ・ケーブル便利帳
【1】同軸コネクタの種類
【2】同軸ケーブルの種類
第15章　HDMI便利帳
【1】HDMIコネクタの種類とピン配置
【2】HDMIケーブルの種類
第4部　電気の値・単位の便利帳
第16章　電気の単位・物理定数
【1】単位の使い方 3つの基本
【2】SI基本単位の依存関係
【3】測定値の信頼性を確保する「校正」の基本
【4】ギリシャ文字の主な用途
【5】数を表す接頭語
など
第17章　回路で利用する最低限の数式
【1】三角関数
【2】微分公式
【3】積分公式
【4】テイラー展開と近似公式
第18章　大きさ比べの単位 dB便利帳
【1】dB表記のいろいろ
【2】電圧比/電流比/電力比とdBの換算早見表
第5部　電波と無線の便利帳
第19章　電波の便利帳
【1】電磁波/電波の周波数による分類
【2】送信電力と受信電力の関係
【3】電波が伝わるのに必要な空間「フレネル・ゾーン」
【4】大気上空にある電離層の影響
第20章　無線通信の便利帳
【1】免許不要で開設・運用できる無線局
【2】無線LANにBluetooth，小電力無線…免許不要局の通信距離
【3】通信距離を伸ばすためのパラメータ
【4】 IEEE標準規格とARIB標準規格の位置付け
【5】無線LANの標準規格
【6】Bluetoothの標準規格
【7】ZigBeeの標準規格
【8】免許不要無線機の入手方法と使うメリット/デメリット
【9】技術基準適合証明(技適)の受験手順
第6部　これからの注目分野あれこれ
第21章　電池・バッテリの便利帳
第22章　GPS測位の便利帳
第23章　音・オーディオの便利帳
第24章　安全規格と認証

◎I2Cセンサとアナログ回路の得意/不得意をおさえる
●Introduction 「測る」回路 超入門

☆第1部 まずはここから！ I2Cセンサでサッと測る回路

◎気温/湿度/気圧をワンチップでサッと
●第1章 自然環境を測るI2Cセンサ回路
[1] 湿度センサと温度センサが集積化されたワンチップ・センサIC SHT20
[2] 警告信号の出力も可能な-40～+150℃の温度センサIC LM73
[3] 単3電池2本で2.25Vの低電圧まで動き続ける温度センサIC STTS751
[4] 高度も深度も測れる高分解能0.01hPaの気圧センサ LPS25HB

◎加速度/角速度/動きをワンチップでサッと
●第2章 力学的な動きを測るI2Cセンサ回路
[1] 5kHzの高速データ・レート，±2～±16gの3軸加速度センサIC LIS3DH
[2] 角速度を測って姿勢がわかる3軸ジャイロ・センサIC L3GD20H
[3] 16個のキーを読むタッチ・センサIC AT42QT2160
[4] 変位や圧力による容量変化を検出する容量-ディジタル変換IC AD7745/7746

◎照度/近接/動き検知をワンチップでサッと
●第3章 光/赤外線を測るI2Cセンサ回路
[1] 光の強さを色別に測定できるカラー・センサIC S11059
[2] 最大2mまでの距離が測れる赤外線測距センサIC VL53L0X
[3] 静止物も検出できる4×4ピクセルのサーモグラフィ風 赤外線センサ D6T

◎電気信号や電力をワンチップでサッと
●第4章 電圧/電流/電力を測るI2Cセンサ&ADC回路
[1] 最大4個のセンサを同時につなげる12ビットA-DコンバータIC AD7991
[2] 可変ゲイン・アンプ内蔵24ビットA-DコンバータIC NAU7802
[3] 低雑音電圧源を内蔵した16ビットA-DコンバータIC MCP3425
[4] 交流も測れるインテリジェント電流/電力モニタIC INA226


☆第2部 温度を測る回路

◎基礎知識から回路テクニックまで
●第5章 安価で高感度な温度センサ「サーミスタ」回路
サーミスタの基礎知識
[1] 抵抗1本で作れるリニアライズ回路
[2] サーミスタを複数本使ったリニアライズ回路
[3] 0～100℃の温度を誤差±4℃で測定できる温度測定回路
[4] サーミスタのリニアライズ化が必要ない温度警報回路

◎基礎知識から回路テクニックまで
●第6章 極低温～超高温を測れる「熱電対」回路
熱電対の基礎知識
[1] 熱電対用非反転アンプ回路
[2] 少ない部品点数で測れる熱電対専用ICを使った温度測定回路
[3] 熱電対の温度誤差を補正するOPアンプを使ったリニアライズ回路

◎基礎知識から回路テクニックまで
●第7章 0.1℃級の高精度向け 白金測温抵抗体
白金測温抵抗体の基礎知識
[1] 定電流ドライブによる温度測定回路
[2] 定電圧ドライブによる3導線式温度測定回路
[3] 定電流ドライブで使えるリニアライズ回路
[4] 定電圧ドライブで使えるリニアライズ回路
[5] 応用範囲の広い白金測温抵抗体用の温度表示回路
[6] 熱電対効果をキャンセルする高精度温度測定回路

◎無調整で0.1%精度！ 温度センサ以外も応用OK！
●Appendix 1 温度センサの抵抗値を高精度に測定する回路
[1] 被測定抵抗に電流を流し電圧に変換して測定するテクニック
[2] のこぎり歯状波発振回路に被測定抵抗を組み込み周期を測定するテクニック


☆第3部 光を測る/光で測る回路

◎微弱光から高速応答まで用途別に
●第8章 定番光センサ「フォトダイオード」と回路
フォトダイオードの基礎知識
[1] フォトダイオードの出力電流が1μA以上のときに使う抵抗によるI-V変換回路
[2] フォトダイオードの出力電流が1p～1μA以下のときに使うI-V変換アンプ
[3] フォトダイオードの出力電流がさらに微弱なときに使うチャージ・アンプ回路
[4] フォトダイオード用バイアス電圧生成回路
[5] 微弱な光を計測する高感度アンプと高速な光の変化を計測するアンプ

◎人感/生体/エンコーダ…用途いろいろ
●第9章 動き検知によく使う赤外線センサ回路
[1] フォトダイオードより高感度！フォトトランジスタの基本回路
[2] 赤外線フォトダイオードを応用した脈波センサ回路
[3] マウス・ホイールの光学式エンコーダに使われているフォトインタラプタ回路
[4] センサ・ライトに使える赤外線センサ回路
[5] セキュリティ・システムに使える多チャネル焦電型赤外線センサ回路


☆第4部 力やひずみや振動を測る回路

◎出したり受けたり…これから期待の世界
●第10章 超音波センサと圧電素子
圧電素子の基礎知識
[1] 振動センサの出力インピーダンスをほぼゼロにできるバッファ・アンプ回路
[2] 振動センサの静電容量が測定精度に与える影響をなくせるチャージ・アンプ回路
[3] 自励発振型と他励発振型の超音波センサ駆動回路
[4] 超音波センサが出力するmVオーダの信号を100倍以上に増幅する
[5] 物体の有無を超音波で検知してLEDの点灯状態で知らせる回路
[6] たった1個のシュミット・トリガでできる発振回路
[7] 大きな送信出力が得られるマルチバイブレータによる発振回路

◎回路技術で差がつきやすい
●第11章 力/ひずみセンサと回路
目に見えないほど微小な変形を測定するひずみゲージの使い方
[1] ホイートストン・ブリッジの出力信号を増幅するひずみゲージ用計装アンプ
[2] 検出時だけ励起電圧を印加するセンサ用ブリッジ回路
[3] はかり用ロード・セルを使った1kgfまで計れる高精度力検出回路
[4] 900～1100 hPaを分解能0.38 hPaで測定できる圧力センサを使った気圧計測回路


☆第5部 電流を測る回路

◎非接触AC電流センサ カレント・トランスと回路
●第12章 ありがたーい非接触電流測定入門
カレント・トランスの基礎知識
[1] OPアンプを使った電流-電圧変換回路
[2] 空芯型AC電流センサ用の積分回路
[3] 空芯型AC電流センサの感度のばらつきを補正する回路
[4] AC-DC変換回路
[5] モータの回転数を検出する回路
[6] フェライト・コアを使ったAC100Vラインの交流電流測定回路

◎DCからACまで非接触で測定できる
●第13章 名前をよく聞くホール素子型電流センサ
直流磁界を検出できるホール素子を使った電流センサの基礎知識
[1] サーボ式DC電流センサ回路
[2] サーボ式DC/AC電流センサ回路

◎流れる電流を直接測る！ パターン電流も測れる
●第14章 パワエレでよく見る電流検出用シャント抵抗
電流検出用低抵抗「シャント抵抗」の基礎知識
[1] シャント抵抗を使った電流測定回路
[2] シャント抵抗を実装するプリント・パターン回路のテクニック

◎あなたの知らない1Ω以下の微小抵抗の世界
●Appendix 2 ミリオーム抵抗値を測る回路


☆第6部 測るための汎用回路あれこれ

◎精度良く増幅するアンプ回路のテクニック
●第15章 測るための汎用回路あれこれ
[1] 4端子センサが出力する微弱なアナログ信号を増幅する差動アンプ回路
[2] 差動アンプも抵抗も使わず同相電圧をゼロにする同相電圧除去回路
[3] センサ出力を誤差少なく増幅して高精度でマイコンに取り込む計装アンプ回路
[4] ±1Vの信号を正電圧へレベル・シフトする高速A-Dコンバータ用差動プリアンプ
[5] 1kVまでの高電圧を高精度に測定する回路テクニック
[6] ブリッジ・センサ入力の2線式4～20 mAトランスミッタ
[7] 入力バイアス電流1 pA，GB積6 GHzのコンポジット・アンプ
[8] 1～1000倍の低ノイズ可変ゲイン・アンプ
[9] 正負入力信号を扱える単電源高速アンプ回路
[10] アナログ・スイッチを使わない高速ゲイン切り替え回路
[11] 入力保護ダイオードのリーク電流を補正したハイ・インピーダンス・アンプ
[12] AC入力用高インピーダンス・バッファ回路
[13] 1μ～3Vの入力信号を誤差0.1μVで増幅する対数アンプ回路


☆付録

◎付け足し簡単！ ICとICをつなぐならコレで決まり
●2線シリアル・インターフェース I2C詳解
基礎知識
仕様①通信時の信号レベルや送受信の手順
仕様②電気的特性
行き詰まったときの攻略法