トランジスタ技術スペシャル 発売日・バックナンバー

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．

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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

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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

●Introduction　オーディオ回路の全体像

☆第1部　ヘッドホン・アンプ回路

◎オーディオ回路の登竜門
●第1章　1チップからはじめるヘッドホン・アンプ回路
　【1】オーディオ用OPアンプ1石で作るヘッドホン・アンプ
　【2】1チップICで作る極小ヘッドホン・アンプ

◎欲しい音圧から駆動電圧と駆動電流を求める
●第2章　ステップ(0)…ヘッドホン&イヤホン駆動の基礎知識

◎低ひずみと長時間動作の両立を目指して
●第3章　ステップ(1)…ヘッドホン・アンプ回路の構成&定数設計

◎回路製作のキモ
●第4章　ステップ(2)…ヘッドホン・アンプの部品の選定&実装

◎はじめてのオーディオ性能測定
●第5章　ステップ(3)…作った回路のオーディオ性能の測定&改善

◎アナログ回路のエッセンスが凝縮
●第6章　いろいろなヘッドホン・アンプ回路集
　【1】低ひずみで広帯域な電流帰還型ヘッドホン・アンプ
　【2】5V単電源OPアンプで作るヘッドホン・アンプ
　【3】9V電池1個で動くポータブル・ヘッドホン・アンプ
　【4】乾電池1本で動く1チップICヘッドホン・アンプ
　【5】OPアンプ1つとトランジスタ2つで作るヘッドホン・アンプ
　【6】ダイヤモンド・バッファ構成のヘッドホン・アンプ
　【7】ダイヤモンド・バッファICで作るヘッドホン・アンプ
　【8】乾電池2本で2.5VP-Pが得られるヘッドホン・アンプ
　【9】スピーカもOKの単電源OPアンプ回路ヘッドホン・アンプ
　【10】ひずみ0.02%で10Hz～100kHzフラットな16石ヘッドホン・アンプ
　【11】無帰還でひずみ0.003%以下！フルディスクリート・ヘッドホン・アンプ


☆第2部　USB&Bluetoothオーディオ回路

◎アナログとディジタルが同居する回路の世界
●第7章　USBオーディオ入出力アダプタ回路

◎アナログ性能を引き出す回路設計の勘どころ
●第8章　ヘッドホン用USB DAC回路

◎無線付きマイコンESP32で作るオーディオ・システム
●第9章　スマホと自作オーディオをつなぐBluetooth-I2S変換

◎ICの見分け方からマニアの定番品まで
●Appendix 1　24/32ビット・オーディオ用D-AコンバータICの研究


☆第3部　音質調整回路

◎オーディオの信号処理の世界
●第10章　音質調整回路集
　【1】好みの周波数特性を実現するトーン・コントロール回路
　【2】低音/高音レベルを同時チューンできるトーン調整回路
　【3】OPアンプ1個で作る低音増強回路
　【4】低域/中域/高域3バンド・グラフィック・イコライザ
　【5】音空間がファーッと広がるサラウンド感強調回路


☆第4部　パワー・アンプ回路

●第11章　1チップからはじめるパワー・アンプ回路集
　【1】定番LM386 1個で作る0.2Wパワー・アンプ
　【2】1チップICで作るひずみ0.01%以下の10Wパワー・アンプ
　【3】スピーカはモノラル&ヘッドホンはステレオ対応の2Wパワー・アンプ
　【4】バッテリ機器向け1.4W D級パワー・アンプ
　【5】LCフィルタ不要の20Wステレオ1チップD級パワー・アンプ

●第12章　本格的なパワー・アンプ回路集
　【1】4石1Wパワー・アンプ
　【2】OPアンプ1つとトランジスタ2つで作るパワー・アンプ
　【3】乾電池1本で動くフルディスクリートのパワー・アンプ
　【4】電流正帰還でスピーカを強力駆動する重低音パワー・アンプ
　【5】メガ盛り54石の出力10W無帰還パワー・アンプ
　【6】高域でのひずみ率が小さい15Wパワー・アンプ
　【7】出力60W@2Ωのフルディスクリート・パワー・アンプ
　【8】なんとひずみ0.0005%の40W高効率パワー・アンプ
　【9】原理がよくわかる0.2W出力D級パワー・アンプ
　【10】汎用ロジックICだけで構成するD級パワー・アンプ
　【11】本格構成の15W出力D級パワー・アンプ
　【12】ひずみを増減できる音質テスト用アンプ
　【13】100W×2出力D級ステレオ・パワー・アンプ


☆第5部　電源&プリアンプ周辺回路

●第13章　1チップからはじめる電源&プリアンプ回路集
　【1】超定番78/79シリーズ3端子レギュレータで作るリニア電源
　【2】レコード針先MC用イコライザ・アンプ
　【3】低ひずみ&広可変範囲のディジタル・ボリューム

●第14章　いろいろな電源&プリアンプ周辺回路集
　【1】±3V～±15Vで出力電圧を変えられる低雑音電源
　【2】低雑音OPアンプとディスクリート・トランジスタで作る+5V出力レギュレータ
　【3】単電源から±電源を作る仮想グラウンド
　【4】電源電圧の低下を検出して動作するミュート回路
　【5】偏差±0.5dBのフルディスクリート・レコード用プリアンプ
　【6】汎用トランジスタで作るミュート回路
　【7】低/中/高音スピーカ用の帯域分割フィルタ
　【8】ウーファとツィータを独立駆動できるチャネル・ディバイダ
　【9】低域信号と高域信号に分けるクロスオーバ・ネットワーク


☆第6部　サウンド回路

◎回路の工夫でいろいろできる
●第15章　1チップではじめるサウンド回路集
　【1】トランジスタ1石で作る「チチチ…」効果音発生回路
　【2】トランジスタ1石で作る「ピーン」という効果音発生回路
　【3】トランジスタ1石で作るバス・ドラム音発生回路
　【4】2回路入りOPアンプ1個で作る「ピーポー」電子サイレン
　【5】ロジックIC 1個で作る電子メトロノーム

◎ドラムやシンバル，タム，コンガ…
●第16章　打楽器の音源回路と自動演奏回路

◎アナログ回路で多彩に鳴らす
●第17章　ハンドクラップ音が作れるシンセサイザ回路


☆第7部　マイク&スピーカ 電気-音技術

◎センシング，高感度増幅から長距離伝送，指向性制御まで
●第18章　プロが教える！マイクロホン技術大解剖
　【1】普及型マイクロホンの回路構成
　【2】マイクロホンの収音性能の測り方
　【3】業務用マイクロホンの低雑音&高音質技術
　【4】マイクロホンの指向性と周波数特性
　【5】スペシャル指向性マイクロホン
　【6】指向性と周波数特性の制御技術

◎小さな信号を適切な大きさまで増幅する
●第19章　マイク用アンプ回路の設計

◎インピーダンスの周波数特性と音圧
●第20章　スピーカの電気-音特性

☆第1部 電子回路の熱設計の基礎知識
◎熱設計の必要性とポイントをおさえる
●第1章 熱の基本的なふるまい
◎イメージだけではうまくいかない
●第2章 陥りやすい7つのまちがった熱対策
◎部品の温度規定からデータシートの見方,計算ツール活用まで
●第3章 部品の熱抵抗とジャンクション温度の求め方
◎高密度実装でもすべての部品を許容温度に収める
●第4章 プリント基板の熱設計の基本ステップ
◎放熱のためのパターン設計テクニック
●第5章 部品の温度を下げるプリント基板7つの対策
◎実際に起こった事故や不具合に学ぶ
●第6章 やってはいけない基板の熱対策

☆第2部 放熱器/ファンによる冷却テクニック
◎コスト優先なら自然冷却,サイズ優先なら強制冷却
●第7章 放熱器の基礎知識
◎空冷用主要3タイプをおさえる
●第8章 放熱器の種類と使い分け
◎低熱抵抗化から実装のポイント,騒音まで
●第9章 ファンによる強制冷却テクニック
◎高温になりやすいCPU放熱設計ステップ・バイ・ステップ
●第10章 なんと50℃でも1.2GHz運転! ラズパイ冷却器に挑戦

☆第3部 今どき小型・高密度回路の熱設計テクニック
◎回路シミュレータLTspice×基礎知識でOK!
●第11章 今どき小型・高密度回路の熱解析入門
◎無償の熱シミュレータPICLS Liteで分布をサッとつかむ
●第12章 全部品を快適温度で動かす放熱器レス・プリント基板
◎高密度時代は放熱設計が許容損失確保のキモ
●第13章 表面実装パワーICの放熱テクニック
◎数百μm角のLED温度をなんと±0.2℃精度で!
●第14章 極小な半導体チップのほんとの温度を調べる方法
☆第4部 シミュレータによる熱解析テクニック
◎モータ駆動に使われているMOSFETの放熱対策
●第15章 電子回路シミュレータLTspiceの熱解析モデル
◎チップ部品を基板で冷やすテクニック
●第16章 熱シミュレータPICLSによるチップ部品の放熱設計
◎オープンソースOpenModelicaマルチ物理ドメイン・シミュレーション
●第17章 電気・熱・機械の連携解析入門
◎基本をおさえて熱の流れがよいプリント基板を作る
●第18章 ラダー化した熱抵抗モデルによるシミュレーション解析
☆第5部 パワエレ/電源まわりの放熱入門
◎できるだけヒートシンクを付けずに済ませるには
●第19章 必ずお世話になる3端子レギュレータの放熱
◎オンボード電源を安定して動作させるために
●第20章 ディジタル回路電源のありがち発熱トラブル&対策
◎故障しにくい高信頼性回路には熱設計が不可欠
●第21章 3端子レギュレータからのヒートシンク放熱入門
◎ピッタリの冷却器選びに欠かせない
●第22章 パワー・モジュール内部のチップ温度を調べる
◎猛暑と極寒の繰り返しは要注意! メカニズムと対策技術
●第23章 パワー・モジュールの寿命を決める「熱疲労」
◎PICマイコンで静かでエコで長寿命を実現する
●第24章 回転数は自動調整! 高効率・空冷ファン電源の設計

☆第1部 見えないノイズを見つける便利アイテム
●第1章 ノイズを見つける便利アイテムあれこれ
コラム1 コモン・モード電流とは

●第2章 ケーブルのノイズを測る電流プローブを作る
コラム1 ノイズでよく使うデシベル

●第3章 電流プローブによるノイズの測り方

●第4章 ノイズ発生源の磁界を検出するアンテナを作る

●第5章 微小ノイズ源を探る…CDプレーヤ基板スキャン

●第6章 ノイズ源の探し方ノウハウ


☆第2部 ノイズ対策に効果的な部品
●第7章 部品箱に常備したいノイズ対策用の部品

●第8章 落雷などの高電圧ノイズから機器を守る部品

●第9章 確実に高電圧ノイズを制限する抵抗器

●第10章 高電圧ノイズをバイパスして機器を守るバリスタ

●第11章 高電圧ノイズ対策に有効なコンデンサ

●第12章 接地しない機器にはコモン・モード・チョーク・コイル

●Appendix 1 ノイズを防御するシールドの効果
コラム1 OPアンプ回路ではCRによるLPFを使う
コラム2 短絡検知とインパルス・ノイズ対策の両立が難しい

●Appendix 2 部品と筐体による静電気対策


☆第3部 みんなが気になる電源ノイズの減らし方 ●第13章 電源ノイズを下げるパスコンの正しい使い方

●第14章 パスコンの反共振のしくみと対策

●第15章 パターン・インダクタによる電源ノイズ対策
コラム1 スパイク・ノイズはプローブを使わず同軸ケーブルで観る


☆第4部 発生源から考えるノイズのはなし
●第16章 ノイズの分類と増幅回路の雑音
コラム1 雑音に関する統計用語


☆第5部 オーディオ回路の低ノイズ設計
●第17章 ジッタとノイズの実験研究

●第18章 高精度&低ノイズ オーディオ用OPアンプの選び方
コラム1 オーディオ・アナライザについて
コラム2 アナログ・フィルタの方式による特性の違い

●第19章 低ノイズ&低ひずみD-A変換出力用フィルタの設計


☆第6部 計測回路の低ノイズ設計 ●第20章 高精度&低ノイズ計測用I-V変換アンプの設計
コラム1 LOGアンプでI-V変換すれば測定レンジが広がる

●第21章 低ノイズOPアンプの選び方

●第22章 24ビットA-D変換回路の低ノイズ・アンプ設計

●第23章 24ビットA-D変換回路のフィルタ&バッファ設計
コラム1 適切なA-Dコンバータの選択がコスパのキモ

●第24章 ノイズ除去力120dBの計測用差動アンプ


☆第7部 無線通信の低ノイズ設計
●第25章 狭帯域&高S/Nによる無線通信技術
コラム1 信号をノイズに沈めて隠密するスペクトラム拡散技術
コラム2 ディジタル無線の性能を決めるベースバンド回路設計
コラム3 モールス通信は音声通信よりS/N 15dB高
コラム4 狭帯域化によるS/N向上をExcelで実感

●第26章 ディジタル無線SDRでみるノイズ対策信号処理
コラム1 アナログを笑う者はアナログに泣く

●第27章 無線信号処理とディジタル・フィルタ

 Introduction プリント基板も回路の一部と考えて設計すべし

【第1部 回路に悪影響…「寄生成分」と対処法】

 ●第1章 プリント基板に潜む「寄生抵抗」
  コラム1 基板設計のコツ…行って帰ってくる「電流路」を考慮する
 ●第2章 プリント基板に潜む「寄生容量」
  コラム1 そもそも「寄生」ってなに?
  コラム2 一番よく使う基板の材料「FR-4」
 ●第3章 寄生容量が回路に与える悪影響
 ●第4章 寄生容量による性能劣化への対策
  コラム1 現場では「インピーダンス」はザックリとしたニュアンスで使う
 ●第5章 プリント基板に潜む寄生インダクタンス
 ●第6章 寄生インダクタンスによる性能劣化への対策
 ●第7章 磁気的に結合してしまう「寄生相互インダクタンス」
  コラム1 やっぱり寄生成分は減らさなきゃ…発生した電流による電圧降下
  コラム2 寄生相互インダクタンスによるクロストークは高校の物理で説明できる
 ●第8章 寄生相互インダクタンスが回路に与える悪影響
  コラム1 磁束キャンセル技「差動伝送」
 ●第9章 寄生相互インダクタンスによる性能劣化への対策
  コラム1 ノイズに差! コイルどうしも直交させて実装する
 ●第10章 寄生成分をふまえたパスコンの適切な実装
  コラム1 片面基板でもパスコンの効果を引き出す方法
  コラム2 異なる容量のパスコンの並列がオススメできる理由

【第2部 グラウンドの設計テクニック】

 ●第11章 グラウンド設計の基本
 ●第12章 回路シミュレータLTspiceグラウンド・パターン解析
  コラム1 グラウンド記号に騙されないでリターン電流をイメージする
  コラム2 今も昔も基本は「1点アース」
 ●第13章 高精度アンプのグラウンド設計テクニック
  コラム1 24ビット分解能はウルトラ高精度ワールド
 ●第14章 ベタ・グラウンドの設計テクニック
 ●第15章 繊細な微小信号配線を守るガード・パターン
  コラム1 ガード・リングは寄生相互インダクタには効かない
  コラム2 ベタ・グラウンドを強くするためのビア打ち
 ●第16章 A-DコンバータのAGND/DGND設計テクニック
  コラム1 大電流ではADC/DACをDGNDにつなぐ
  コラム2 A-Dコンバータの基準電圧はきちんと守る
  コラム3 A-D/D-Aコンバータのディジタル側をバス接続するには

【第3部 アナログ回路の基板設計テクニック】

 ●第17章 アナログ回路の低ノイズ化の基本
 ●第18章 高感度で受信するRFアナログ回路の基板設計
 ●第19章 計測信号に使える信号-GND線ペアリング
  コラム1 GND面スリットを信号がまたぐときに発生するノイズ対策
 ●Appendix 高感度で受信するRF回路の基板設計

【第4部 高速ディジタル基板の設計テクニック】

 ●第20章 高速ディジタル基板設計の基本
  コラム1 クロストークを減らすと伝送データ品質が劇的UPする原理
 ●第21章 超高速10GHz級伝送のキモ…ビア設計テクニック
  コラム1 はんだ付けしやすくするためのサーマル・ビア
 ●第22章 実用的なBGA配線のテクニック

【第5部 電源回路の基板設計テクニック】

 ●第23章 スイッチング電源回路の基板設計
  コラム1 私が遭遇したフラフラのシガー・ソケット電源…
 ●第24章 パスコンも劇的スッキリ! 基板の電源プレーン設計
 ●第25章 電源ラインで特に重要な幅線パターン幅の設計

Appendix LTspice & 付録CD-ROMの始め方

☆第1部 電子回路シミュレーションの始め方
●第1章 シミュレータを使った回路設計ステップ1・2・3
●第2章 シミュレーションを実機に近づけるポイント10

☆第2部 基本回路の解析
●第3章 エレクトロニクスの基本法則
●第4章 電子部品の基礎知識
●第5章 トランジスタ基本回路の解析
●第6章 MOSFET基本回路の解析
●第7章 OPアンプ基本回路の解析

☆第3部 応用回路の解析
●第8章 センサ回路の解析
●第9章 フィルタ回路の解析
●第10章 OPアンプ応用回路の解析
●第11章 トランジスタ応用回路の解析
●第12章 パワー・アンプ回路の解析
●第13章 電源回路の解析

●カラープレビュー
◎民間の小型ロケットMOMOで見る
第1章 宇宙ロケットはこうなっている !
◎国も民間も大型も小型も大競争時代
第2章 注目が集まる小型宇宙ロケットの世界
◎みんなが開発に携わるオープンなロケットを目指して
Appendix 1 民間インターステラテクノロジズの低コスト小型ロケット

☆第1部 小型宇宙ロケットのメカ系
◎宇宙まで飛ぶために必要なこと
第3章 ロケットの推進メカニズム
◎とにもかくにもロケットはエンジン
第4章 ロケット・エンジン入門
◎実験検証と改良の繰り返し
第5章 ロケット・エンジンの実際
◎各種法律を守って安全第一に
Appendix 2 ロケット開発の重い責任と安全対策
◎「軽い」と「強い」のギリギリの両立
第6章 ロケットの機体構造

☆第2部 小型宇宙ロケットのエレキ系
◎小型ロケットの頭脳に求められること
第7章 ロケットを制御するメイン・コンピュータ
◎エレキの力で機体を操る
第8章 ジェット・エンジンの制御システム
◎工夫しどころのエレキの世界
第9章 制御と検証の要…センサ & カメラ
◎かなり複雑になるロケットの神経網の実際
第10章 機内の通信ネットワーク & 電源系

☆第3部 軌道計算の実際
◎狙った軌道で飛ばすために超重要
第11章 飛行する機体の軌道計算「フライト・シミュレーション」
◎エンジン開発に匹敵するほど重要な軌道計算活用
第12章 フライト・シミュレーションとロケット開発
◎宇宙開発の父「ツィオルコフスキー氏」に捧ぐ
Appendix 3 オープン・ソース軌道計算シミュレータOpenTsiolkovsky
◎飛行への影響を常に確認しながら開発する
第13章 フライト・シミュレーションの実際

☆第4部 姿勢制御の実際
◎シミュレーションを設計にフル活用
第14章 飛行中のロケットの姿勢制御
◎確実に動くために求められること
第15章 宇宙ロケットの制御ソフトウェア
◎デバイスと信号処理の実力が成否を分ける
第16章 最重要の姿勢センサ「ジャイロ」の基礎知識
◎実装しやすくて大きな誤差に強くなる
Appendix 4 MOMOの姿勢角計算に使っているカルマン・フィルタ
◎手間をかけずにリアルタイム & 高精度を実現する
第17章 ロケットのジャイロ姿勢角計算の実際
◎面白くてやりがい満点 !
Appendix 5 ロケット開発エンジニアの仕事

☆第5部 小型宇宙ロケットの管制系
◎安全な打ち上げを実現するために
第18章 ロケットと地上局との無線交信システム
◎地球の果てまでリアルタイムに追いかける
第19章 搭載ペイロードと交信するパラボラ自動追尾システム

◎世界にも通用するエンジニアの当たり前
第1章 回路図の描き方の基本
◎電子部品入手の基本
第2章 回路図には書いていない部品のこと

☆第1部 「基本電子回路」のツボ
◎まずはここから始める
第3章 OPアンプの基本的な使い方
◎これ1つマスタすれば広がる電子回路の世界
第4章 達人への道 OPアンプ回路のツボ
◎実用的でマイコン周辺にもピッタリ
第5章 よく使う基本機能回路あれこれ
◎定番3端子レギュレータを使いこなす
第6章 達人への道 電源回路のツボ
◎データシートだけではつかめない設計のテクニック
第7章 達人への道 抵抗/コンデンサ応用回路のツボ

☆第2部 全ての基本「トランジスタ」のツボ
◎バイブル教科書からきちんと理解しておく
第8章 基本トランジスタ回路のツボ
◎基本特性を測ると見えてくる
Appendix 1 実測でつかむトランジスタの理想と現実
◎選び方から性能の引き出し方まで
第9章 達人への道 「FET」と「バイポーラ」のツボ
◎教科書の「エミッタ接地型」も高性能アンプになる
第10章 達人への道 トランジスタ回路性能UPのツボ
◎これからの人のためのレジェンド回路の歩き方
Appendix 2 センスをつかむ 名トランジスタ回路

☆第3部 現実的「アナログ回路」のツボ
◎アナログ回路のエッセンスが凝縮
第11章 達人への道 ラジオ回路のツボ
◎コイルがつかめればしめたもの
Appendix 3 ラジオ回路でとても重要なトランスのこと
◎基本アナログ回路が豊富に
第12章 達人への道 オーディオ回路のツボ
◎自分で手を動かす人が活躍できる時代
Appendix 4 今こそ「電子工作のススメ」

☆第4部 現実的「測定回路」のツボ
◎便利に使えて理解が深まる測定回路の世界1
第13章 トランジスタ電流増幅率hFEテスタ回路
◎便利に使えて理解が深まる測定回路の世界2
第14章 ランダム雑音ジェネレータ回路
◎使えると便利なIC回路の世界1
Appendix 5 μVディジタル電圧計回路
◎使えると便利なIC回路の世界2
Appendix 6 正弦波/三角波/方形波ファンクション・ジェネレータ回路