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第1級陸上無線技術士、第1種伝送交換主任技術者、第1種アナログ工事担任のTOITAが航空無線を目指す、皆様のお手伝いをします。



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第5章SSB送受信機 (1)SSBとは?

今回からSSB送受信機についてお話をします。
ところで、SSBってなんでしょう?
「SSBとは、Single Side Band の事です。」と言ってしまえ
ば一言で済むのですが、聞いた事のない方には、ピンとき
ませんネ。
経験した事のない事を分かれと言うのは、無理な話です。
今回は、「SSBとは何?」と言うお話から始めます。

図-1をご覧下さい。

               図-1

図-1は、パワースペクトラムと言いまして、横軸が周波数。
そして縦軸が電圧(又は、電力)を表しています。つまりど
の周波数にどれだけの大きさを持った成分が有るかと言う
ものを表しています。
オレンジ色は、音声のパワー・スペクトラムを表しています。
その周波数は、f1 ~ f2 で 実際に通信で扱われる範囲は
、200Hz ~ 3KHz 位です。
そして Fc と書いてありますのは、搬送波です。
周波数は、f1、f2 ≪ Fc と言う事になります。
第4章でお話をしました振幅変調は、

(音声信号) x (搬送波) = 振幅変調 


と言う様に”音声”と”搬送波”の掛け算で得られました。
その振幅変調のパワースペクトラムが 図-1 の下の図です。
搬送波の線の線対称に音声のパワースペクトラムが現れて
います。
次に 図-2 のSSB のパワースペクトラムをご覧下さい。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第4章無線設備 (3)航空機用救命無線機のいっ

今回は、航空機用救命無線機についてのお話です。皆さん
が一生涯に渡ってこれを必要としない事を願いますが、どの
様なものかを知っておきましょう。

航空機救命用無線機」とは、
航空機が遭難した時、その遭難場所を探知させる為の信号
を自動的に送信する無線機です。
A3Eの無線電話を備えた物や人工衛星による中継で送信点
を探知させる為の信号を併せて送信する物を含みます。


航空機救命用無線機の一般条件 (無線設備規則第45条の
12の2)

1.航空機に固定されていて容易に取り外せない物以外は、
  小型・軽量で1人で持ち運べなければなりません。
2.水が入らない構造で、 海面に浮き、 横転しても元に戻り
  救命浮機に係留できる等の海面で使用できる物でなけ
  ればなりません。
3.海面に有る場合、筐体(きゅたい:電子機器の外観の事)
  は、視認し易い様に黄色又は、オレンジ色
4.電池で動作するもので、 電池の有効期限を明示してあ
  る事。
5.取扱方法や注意事項は、筐体の分かり易い所に簡単明
  確に書かれていなければなりません。
6.取扱は、
特別な知識がない人でも容易に操作できる
  
物でなければなりません。
7.不注意による動作を防ぐ措置が施されていなければなり
  ません。 ( 誤って必要のない時に電波を出さない様な措
  置 )

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第4章無線設備 (2)義務航空機局の有効通達距離

           第4章無線設備
          (2)義務航空局の
            有効通達距離
        斜体文字は、法規の用語の
         ページを参照して下さい。


今回は、義務航空機局の有効通達距離についてです。
義務航空機局とは、航空機に航行の為の無線設備を設置
しなければならない無線局の事ですがその定義について
は、「法規の用語のページ」を参照して下さい。

義務航空機局には、その局が輻射する電波の到達距離が
定められています。これは、確実に航空局や他の航空機局
との通信を確保する為です。

この有効通達距離が定められている設備には、以下の物が
あります。
1.118[Mhz]~144[Mhz]の電波を利用する無線設備で
  電波型式がA3Eの送信設備。
2.ATCRBSの内、航空機に開設されるATCトランスポンダー
  

3.航空機に設置するDME及びタカン

以上の送信設備では、370.4[km]以上。

   D=3.8√h [km]

hは高度で、当該航空機が飛行する最高高度をメートルで
す。

以上の式のDが370.4[km]以下の場合は、求められたDの
値以上となります。
例えば、最高飛行高度が400[m]の場合、400の平方根に
3.8を掛けた結果を単位を[Km] としますので76[km]となり
ます。
次に、航空機用気象レーダーの送信設備の場合は、当該
航空機の最大巡航速度により有効通達距離が定められて
います。

次回は、 航空機用救命無線機の一般的条件のお話をし
ます。


テーマ:航空無線通信士受験講座 - ジャンル:趣味・実用

TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第4章無線設備 (1)送信設備・受信設備

今回は、電波の質についてのお話です。
電波の質と言われても何の事だか分からないと思います。
電波においては、決められた「周波数」、決められた「帯域
幅」、「不要輻射」の許容値を持って電波の質と言います。
それでは、1つ1つについて見ていきます。

(1)周波数の許容偏差
  無線局には、割り当てられた周波数(通信に使用を許さ
  れた周波数)があります。
  その指定された周波数に対し寸分の狂いもない周波数
  を送信出来ればよいのですが、出来るだけ指定周波数
  を送信する様に努めても、実際には、割り当てられた周
  波数と送信される周波数の間に差が出ます。

  (割り当てられた周波数) と (実際に送信される周波
  数の差)          ・・・・・・・周波数の偏と言い
                       ます。

  周波数の偏差が許される範囲周波数の許容偏差と言
     います。
  周波数の許容偏差は、周波数帯、無線局の業務の種類に
     より違います。

  無線局が送信する周波数が許容偏差内にありませんと近く

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第4章DSB送受信機 (3)DSB受信機の構成その2

今回は、検波回路からのお話です。


   
6.検波器( Detector )
  航空無線では、118[Mhz] ~ 137[Mhz] の周波数を使用し
  ています。
  図-10の最初の中間周波数増幅器の周波数は、10.7[Mhz]
  です。
  第二の中間周波数増幅器の周波数は、455[khz] です。
  118[Mhz] ~ 137[Mhz] の間の周波数から選ばれる受信
  周波数は、最終的に全て455[khz] に変換されるのですが、
  455[khz] と言う周波数も、高周波と呼ばれるに十分高い周
  波数です。
  それに比べて電波に乗せて送られて来る音声信号は、遥か
  に低い周波数で低周波と呼ばれます。 英語では、 Audio
  Frequencyと呼ばれます。


  航空無線の場合は、数百Hz~3KHzです。


  DSB では、搬送波の振幅が音声信号の大きさで変化させ
     られています。
  455[khz] のDSB から音声信号を取り出すのが検波器です。

  図-11に検波の原理を示しておきました。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第4章DSB送受信機 (3)DSB受信機の構成その1

            第4章DSB送受信機
         (3)DSB受信機の構成その1


今回と次回の2回に分けては、受信機の方式であるスーパ
ーヘテロダイン受信機の動作(構成)についてのお話をしま
す。
スーパーヘテロダイン方式以外にもありますが、 50年以上
前からこの方式が主の方式であり、趣味で昔の方式の受信
機を作られる等特別な場合を除き受信機は、全てこの方式
と言っても過言では、ないと思います。

試験には、それぞれの資格にとって重要な事柄が良く出題
されると言う事をお話していますが、当然、無線通信を行う
航空無線通信士にとって、受信機は、無くては、ならない物
ですので良く出題されます。

それでは、スーパーヘテロダイン方式とは、どの様な方式の
物なのか見ていきましょう。
そして最後にスーパーヘテロダイン受信機の動作全体を振
りかえってみます。

それでは、空中線の後から順にお話をします。
    

    (注:図面番号が前回から飛んでいますがその間の図面は、ありません。)

(1)高周波増幅器(RF増幅:High Frequency Amplifier )
  受信したい電波の周波数を fo とします。空中線に誘起した
  高周波電圧は、大変微弱です。
  高周波増幅器の入口には、同調回路があり、同調した周波
  数 fo の信号を及び fo 付近の周波数が同調回路の両端に
  誘起します。
  高周波増幅回路では、受信を目的とする周波数の信号を増
  幅します。
  ※高周波は、英語でRadio Frequency と呼ばれ通常、
    RF と表記されます。それに対して音声信号の周波数帯
    域は、Audio Frequency と呼ばれます。
    RF 増幅器の英語表記は、High Frequency Amplifier
    となります。
 
 ◇高周波増幅の目的
   ・微弱な電波を増幅する事で受信機にとって重要な感度
    上げます。
    感度とは、どの程度の微弱な電波迄を受信出来る能力が
    あるかと言う事です。
   ・同調回路がある事でこれまた、受信機にとって重要な

   択度
を向上させます。
    DSBの電波の帯域幅は、fo ±3[khz] (航空無線の場合)
    有ります。
    受信機では、これだけの幅を増幅出来れば、一番良いので
    すが、

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第4章DSB送受信機 (2)DSB送信機の構成その2

今回は、DSB送信機の構成の続きで励振増幅器からです。
  
前回に続き図-2をご覧ください。

(4)励振増幅器( Drive Amplifier )
  周波数逓倍器の信号を結合回路の前の電力増幅器で
  
必要な電力に増幅する為予め有る程度増幅する
  回路
です。
  (この後にお話します電力増幅器で必要な電力を得る
  ためには、有る程度の大きさに信号を電力増幅器して
  おく必要があります。)

(5)電力増幅器
  試験では、電力増幅器と呼ばれていますが、 通常

    段電力増幅器
と呼ばれます。
  終わりの段ですので良く Final (stage) とも呼ばれます
  。
  励振増幅器の出力を所要の電力に増幅する役目があ
  ります。
  航空移動業務では、 10~25「W] の電力迄に増幅し
  ます。
  放送局などですと数十[KW] ~数百[KW] まで増幅し
    ます。
  又、電力増幅器では、変調増幅器からの音声信号で
  振幅変調を行います。
  周波数逓倍器、励振増幅器、電力増幅器は、皆、
C級
  増幅
です。
  
  ※アナログの増幅回路の種類には、A級増幅からC級
   増幅迄あります。
   A級増幅は、入力信号と出力信号が相似形ですが

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第4章DSB送受信機 (2)DSB送信機の構成その1

今回から2回に分けて前回迄の知識を使ってAM送信機の
構成についてのお話をします。
構成その1では、水晶発信器から周波数逓倍器迄のお話
をします。DSB送信機には、高電力変調方式と低電力変
調方式が有りますが、今回は、低電力変調方式を割愛し
ます。


  
図-2の左上からお話をします。
(1)水晶発振器 
  送信機で作られる高周波は、
高い周波数安定度が求め
  られます

  その為、安定した周波数の振動をする水晶振動子を使用
  した水晶発振器が用いられます。
  幾つかの周波数の内の1つを切り替えて送信する場合に
  は、水晶振動子で作られる安定した発振周波数を元にして
  安定したいろいろの周波数を作るシンセサイザーが用いら
  れます。
  
(2)緩衝増幅器

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第4章DSB送受信機 (1)DSBとは?
今回から電波を使って通信する方法についてのお話をします。第
4章では、DSB送受信機。第5章では、SSB送受信機、第6章で
は、FM送受信機のお話を予定しています。
それぞれの章でお話します送信機は、高周波を発生し、高周を灰

  ※図番が以前描いたものを使用している為順不同になっています。

色の棒で表した空中線に繋ぎますと空中線の周りに磁界が出来
ますが、高周波は、交流ですので電流の大きさと流れる向きが時
間と共に変化しますので、磁界の強さと向きが変化する為に電界
が生じ、その電界の大きさと向きが時間と共に変化する為、電界
の変化から磁界の変化が生まれると言う事が繰り返し電波となっ
て相手局へ届きます。詳しくは、第2章の”空中線と電波伝搬”を
ご覧下さい。

こうして相手局に届いた電波には何の情報も含まれていません。
そこで、送信側では、送ろうとする音声や音楽で電波を変化させ
れば相手局は、その変化を元に戻す事で音声や音楽を得る事が
出来ます。

音声や音楽あるいは、データも含む情報で高周波を変化させる
変調と言います。

電波から元の情報を取り出す事を復調と言います。

それでは、DSBとは、一体どの様な方式でしょうか?


試験や日本で一般的に言われている DSB とは、中波のラジオ放
送とか、航空無線(VHF帯)で使用されている変調方式の事です。

DSBは、振幅変調{AM変調( Amplitude Modulation)}と呼ばれ
ます。下の図をご覧下さい。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章業務書類 (2)業務日誌の記載事項

今回は、業務日誌の記載事項他のお話をいたします。


1.業務書類の記載事項


航空機局の場合、通常の無線局と違い従事者の主たる業
務は、航空機の操縦にある事から記載の一部を省略する事
になっています。
毎日記載する事は、10項目程度ありますが、重要な項目に
ついて列挙しておきます
。(航空移動業務 または、航空移動衛星業務 を行う無
線局の場合)



  1)無線従事者の氏名(主任無線従事者の監督を受け
   て無線設備の操作を行う人も含まれます)と資格、服
   務方法に変更が有った場合の服務方法。
  2)航空機局又は、航空機地球局が遭難通信、緊急通
   信、安全通信などの重要通信を行った場合は、以下の
   内容の記載が必要になります。
    ・通信の開始及び終了の時刻。
    ・相手局の識別信号
    ・自局及び相手局の電波の型式及び周波数。
         ・使用した空中線電力(正確な測定が出来ない時は、
     推定でも可能)。
         ・通信事項の区別と通信時間

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章業務書類 (1)航空機局が備える業務書類

今回から無線局に備えるべき業務書類のお話をいたし
ます。
無線局が運用を開始する為には、検査を受けて、無線
局の免許が与えられなければなりません。
しかし、総務大臣または、総合通信局長は、免許を与え
てその仕事が終了した訳では、ありません。
定期検査を行い、無線局が正しく運営されているか監督
する義務があります。
それでは、その他の時は、どの様に監督するかと言う事
なります。
その方法として、業務書類があります。
通常の運用を記録したり、運用の指針となる電波法令集
等があります。
こんれらの書類で間接的に監督を行います。
無線従事者は、これらの書類を適切に記録し、保管しな
ければなりません。
それでは、詳細を見てみましょう。

[Ⅰ]無線局に備えなければならない書類と時計。

1.時計
  正確な時計を備え毎日1回以上中央標準時又は、
協定世
界時刻に合わせなければなりません
2.無線局の免許状
3.無線検査簿

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (8)オペ・アンプその2

今回は、反転増幅回路の増幅度を求める式を誘導してみます。
ここで誘導される式は、大変重要な式です。
前回の回路図と式を見ながら、ご自分でノートに書きながら
変化を確認して下さい

オペアンプを使用した増幅回路には、反転増幅回路と非反転増
幅の2つがありますが、試験には、反転増幅回路が出題されま
すのでその増幅度の計算の仕方とそして入力と出力の位相関
係をしっかり理解しておいて下さい。

1.反転増幅器の増幅度
それでは、(15)式と(16)式を書き換えます。

    (Vi - Vi-)/Ri = Ii              (19)
  (Vi- - Vout)/Rf = If               (20)

(17)式より(19)式と(20)式は等しい事になります。
(19)式の左辺と(20)式の左辺同士を”=”で結びます。その際
(2) 式よりVout を Vo と書き換えます。

      (V i - Vi-)/Ri = (Vi- - Vout)/Rf
Vi/Ri = (Vi-/Ri) + (Vi-/Rf) ― (Vo/Rf) 
                               (21)

ここで(18)式の Vi- = ―Vo/A を(21)式に代入します。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (8)オペ・アンプその1
今回と次回の2回に分けてオペ・アンプのお話をいたします。
今回の最後には、前回出題いたしました半導体に関する演習問
題の解答を行います。


オペ・アンプは、その名の通り、日本語で演算素子と言い
ます。皆さんは、信じられないかも知れませんが、ウン十
年前には、アナログの計算機が有りました。
一般的では、在りませんでしたが電気関係の高校や大学
には、有りました。私も、一度、実験で使用した記憶が有
ります。
そんな昔から有った物ですが、現在は、IC化されています
のでまさに1つの部品として扱われています。図-7の様に
1つの部品として回路記号で描かれています。
現在は、オペ・アンプを使う事により、今まで、複数の部品
を組み合わせて作っていた増幅回路や発振器回路等が簡
単に作れる様になりました。
 
入力は、2つ有り、”-”と書かれた方から入力しますと、出
力は、入力に対して180度位相がずれます。
”+”と書いてある方から入力しますと入力と出力の位相差
は、有りません。
オペ・アンプは、差動増幅器と言いまして、
2つの入力の
を増幅します。

オペ・アンプの重要な性質を以下にまとめます。

 (1)入力のインピーダンス Z1 と Z2 が無限大です。
   (入力への電流の流れ込みが無いと言う事です。)
 (2)出力のインピーダンス Zo が”0”です。
 (3)増幅度が無限です。
   (数mVの入力が数万Vになると言う事では、有りませ
    ん。)
    出力の電圧は、電源電圧以上には、なりませんので
    逆に言いますと、オペ・アンプの入力に入って来た信
    号のレベルを観ますと1/(無限大)ですから”0”にな
    っています)
    電気信号を画像として観る事の出来るオシロ・スコー
    プで入力端子を見ますと、通常の増幅回路では、入
    力に 10[mV] の信号を入れたとしますと 10 [mV]
    の信号として波形を観る事ができますが、オペ・アン
    プの場合、
何も見えません。
 (4)周波数特性(どの周波数でどれだけのレベルかをグラ
    フにしたもの)が無限の周波数迄伸びています


図-8は、オペ・アンプを使用して作れらる多くの回路の中で
一番よく作られる反転増幅回路(入
力と出力の位相差が
180度づれる増幅回路で
す)です。 
 
入力側から Vi と言う電圧を入力します。ここからは、式の羅
列で恐縮ですが、途中を省略していま
せんので式の展開を
納得しながら見て下さい。ノ
ートに展開を理解しながら書き写
すのも記憶に留
めるのに良い方法です。

それでは、式を並べてみます。図-8に出ていませんが、回路
の一番左側に入力される入力電圧は、
Vi とします。
A は、オペアンプの増幅度(率)です。
オペ・アンプは、最初にもお話をしましたが、差動増幅ですの
で Vi+ と Vi- の差を A 倍したものが
Vout になりますので
式にしますと以下の様になり
ます。

  Vout = A・{(Vi+)
 -  ( Vi
-) }    (12)
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (7)半導体のまとめその2

前回、”半導体のまとめのその1”として半導体には、2種類
あり、それらの組み合わせにより作られます、 ”トランジスタ
ー”、”接合型FET”、”MOS型FET" の構造・それぞれの種
類のまとめを行いました。
今回は、それぞれの素子の動作の要点と回路図記号、そし
てFETの特徴についてお話をします。

3.それぞれの半導体素子の動作
 3-1.トランジスター


   Ib (ベース電流)流れると  Ic (コレクター電流)
   流れる。・・・・・この事は、大変重要です。

 3-2.接合型FET


   Vg (ゲート電圧) = 0 [V] ⇒  Id (ドレイン電流)
   一番多く流れる。(Vg が高くなる程、Id が流れに
   くくなる。)

 3-3.MOS型FET

   Vg(ゲート電圧) = 0 [V] ⇒ Id = 0 [mA]
   
Vg を高くする程、Id が流れる。)
    ・・・・・エンハンスメント形の場合。


4.それぞれの半導体素子の回路図記号
  それぞれの回路図記号端子名は、必ず覚えて下さ
  い。
 4-1.トランジスター
トランジスター回路図記号
 4-2.接合型FET

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (7)半導体のまとめその1
前回迄に接合型トランジスター、接合型 FET、MOS 型 FET
のお話が終わりましたので今回から2回に分けて、まとめを
行います。


1.半導体のもと
 半導体には、2種類あります。
P型半導体


              図-1

図-1は、シリコンに 赤で示す3価の原子を少量混ぜた
     P 形半導体 (電子が不足した正孔が存在する)



              図-2

図-2は、シリコンに青で示す5価の原子を少量混ぜた
     N 形半導体電子が余っている)

2.P 形半導体とN 形半導体で作られる半導体素子
 2-1.ダイオード

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (6)FETの番外編
今回は、会員様から頂きましたご質問でFETの回路図記号
における矢印の覚え方にお答えする為、番外編としてお話
をいたします。

今回のお話は、航空無線通信士の範囲を大きく超えるもの
がありますので、回路図記号を覚えられる方は、お読みに
ならない方が今迄に得た知識が混乱しないで済むかも知れ
ません。


トランジスターのエミッターに描かれた矢印は、電流の方向
を示しますので、今回は、これ以上のお話をいたしません。

それでは、改めて接合形FETとMOS形FETの回路図記号
を示しておきます。

(E)と(F)は、前々回にお話をしました接合形FETです。
前回お話をしましたMOS形FETとは、構造も原理も違いま
すので前回及び前々回の記事を良くお読み下さい。
そして、(A)図から(D)図は、MOS形FETの回路図記号で
す。(C)と(D)図につきましては、後ほど、お話をいたします。



ここからのお話は、Nチャンネルのみのお話です。
Pチャンネルについては、Nチャンネルの逆ですので、Nチャ
ンネルの説明をお読みになった後ご自身でお考え下さい。

<矢印の方向の意味⇒覚え方>
専門的な高度なお話になりますので、覚え方とさせて頂き
ます。接合形FETの図をご覧下さい。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (6)FETその2

前回は、接合形電界効果トランジスター(接合形FET)のお
話を致しましたが、 今回は、もう1つの電界効果トランジス
ターであるMOS形FETについてのお話をいたします。


今迄試験では、回路記号についてしか出題されませんで
したが、回路記号の意味を知るためにも動作について学
んでおきたいと思います。

1.MOS形FETとは?
  MOS形FET(トランジスター)とは、Metal Oxide
  Semiconductor の頭文字をとって 通常 MOS(モスと読
  みます。) と言います。
  名前が示します様に 電界効果トランジスター(FETトラ
  ンジスター)です。
  トランジスターと言う名前がついていますが、前回お話し
  ました 接合形FETトランジスターと同じくゲートに掛る電
  圧 により ドレイン電流を 制御します。

  いきなり、ドレイン電流と言う言葉が出てきましたが、接
  合型FETに3つの端子がありそれぞれの端子の名前が
  ソース、ゲート、ドレインと言いました様に MOS でも同じ
  名前が端子についています。

  MOS と 接合形FET とは、どこが違うのか構造から見
  て行きましょう

2.MOS の構造と動作原理
 (1)MOSの構造
MOSの構造
  P形半導体にソースとドレインになる所に5価の原子を
  多めに混ぜます。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (6)FETその1
今回は、トランジスターとは、別の能動素子であります、FET
についてお話をいたします。
その前に前回出題いたしました演習問題の解答からお話を
いたします。


演習問題

 (1) Vout/Vin=1000の時、何[dB]になります?

 (2) Vout/Vin=200の時、何[dB]になりますか?

 (3) Vout/Vin=200の後に1/10に信号を減衰さ
     せたとしますと最終的な増幅率は、何[dB]に 
            なりますか?


解答
 (1)
   1000=10^3 ですから増幅率を A としま

   すと

      A = 20 x log(1000)= 20 x 3 =60[dB]

(2) 200= 2 x 10^2 ですから

      A = 20 x log(2 x 100)
        = 20 x { log(2) + log(100) }
                    = 20 x { 0.3 + 2 }
                    = 46[dB]

    前回お話をしましたが、この場合の 2 x 100 が対数
    の足算になっています。
    次の(3)では、対数の引き算を使用しています。

(3) 200/10           ですから

      A = 20 x log(200/10) 
                    = 20 x { log(200) - log(10) }
                    = 20 x { 2.3 - 1 }
        = 26[dB]

それでは、今回のテーマである FET についてのお話をしま
す。
前回迄お話をしましたトランジスターは、バイ・ポーラ・トラ
ンジスター
と言います。
何故バイ(2つのと言う意味)が付くかと言いますと、電流の
元が”正孔”と“電子”(実際は、どちらも電子に関係します)
”2”つ有るからです。
今回から2回に分けてお話します FET は、ユニ・ポーラ・ト
ランジスター
と呼ばれます。
何故ユニ(1つのと言う意味)が付くかといいますと電流の元
が”正孔”か”電子”のどちらかだからです。
FET には、大きく分けて 接合型 と

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (5)増幅率(度)
今回は、前回迄にお話しました増幅回路がどの位増幅する
か計算してみます。
今回予定していました半導体全般についての演習問題は、
改めて、次回以降に出題いたします。

それでは、増幅率(度)についてお話をいたします。


1.電力増幅率(度)

図-6をご覧下さい。Apと書いてある四角の箱は、増幅回路
です。左側のVgは、信号元です。信号元の抵抗分がRinで
す。増幅回路の2つの赤い玉の間の電圧は、Vinです。そし
て、増幅回路の入力に流れ込む電流は、Iinです。
一方、増幅回路の出力側から負荷に向かって流れ出す電
流は、Ioutです。そして負荷抵抗のRにIoutが流れて負荷
抵抗の両端には、電圧Voutが現れます。

電力の増幅度ですから入力の電力に対して出力の電力が
何倍になっているかを考えれば良いことになります。
電力増幅率をApとしますと

      Ap=(Iout・Vout)/(Iin・Vin)       (1)

となります。
ここでは、電力とは、(電流)x(電圧)である事と増幅率は、
入力に対する出力の比であることを理解していればOKで
す。




2.[dB]表示の増幅率(度

2-1.電力増幅率(度)
  前項の電力増幅率のお話の(1)式では、増幅率は、何
  倍
と言う言い方になりますが、電気や音の世界では、何
  倍と
言うより何[dB](デシベルと読みます)を使います。
  良く、騒音が何[dB]と言う言い方を耳にされたことがあ
  ると
思います。
  それでは、(1)を[dB]を使って表してみます。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (4)トランジスターその3

今回は、前回お話をしましたベース接地回路の知識を活かし
てエミッター接地のお話をします。


  
          
 図-4をご覧ください。電池Ebeで Ib が流れます。結果とし
 てIc が流れます。
 Ebeに直列に微小な信号源 Vi が繋がれています。
 Vi の変化により Ib が ΔIb だけ変化します。結果として
  Ic が ΔIcだけ変化します。
 Ie は、 Ib + Ic ですので、Ie も ΔIe だけ変化します。
 それでは、エミッター接地の電流増幅率についてお話をし
 ます。エミッター接地では、Ib が入力でIc が出力となりま
 すのでエミッター接地の電流増幅率 β は、

     β = ΔIc/ΔIb   (2)

 となります。
 (1)式のαと(2)式のβの関係を調べてみます。

     β = ΔIc/ΔIb = ΔIc/(ΔIe - ΔIc)
       = (ΔIc/ΔIe)/{ (ΔIe - ΔIc)/ΔIe }

 ここで(1)式の

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (4)トランジスターその2
今回は、トランジスターを使った増幅回路の1つであるベース接
地回路についてお話をします。


トランジスターの動作を理解して頂いたところで、実際にはどの
様にして小さな信号を増幅(大きくする)するか実感して頂きま
す。
また、「ベース接地回路」は、「エミッター接地回路」のお話為の
準備となります。


(1)ベース接地の電流増幅率α
 
図-3は、トランジスターのエミッターとベースの間の電池Ebe
 と直列に小さな信号源のVi を繋いだものです。
 Ebcは、ベースとコレクターの間に繋がれています。そして、
 Ebeは、ベースとエミッターの間に繋がれています。どちらも、
 ベースを中心に電圧を掛けています。
 ベースを電源の基準(0「V])としていますのでベース接地
 
と言います。
 [補足]
 電気の基準は、アース(地球)です。
 アース又は、グランドと言いますが、グランドへ回路の一部を
 繋ぐ事を接地といいます。
     
   
 EbeによりIbが流れる事でEbcからIcが流れると言うのは、ト
 ランジスターの原理でした。
 そこえ小さな信号源 Vi が繋がれることでベース電流が⊿Ib
 だけ変化したとします。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (4)トランジスターその1

         第3章半導体・電子管・電子回路
            (4)トランジスターその1


前回は、 n形半導体とp形半導体を接合させたダイオードの
動作原理のお話をしました。 ダイオードの用途は、お話いた
しましたが、ダイオードは、電源を必要としませんので、受動
素子と言えます。今回お話をいたしますトランジスターは、動
作の為に電源を必要としますので能動素子です。


それでは、今迄の準備を活かしてトランジスターの動作原理
のお話をします。
ダイオードの動作原理が良く理解出来ていない方は、 前回
又は、前々回の半導体から読み直しておいて下さい。



1.トランジスターの種類
トランジスターには、n形半導体とp形半導体の組合せの仕方
により2種類あります。
PNPトランジスターとNPNトランジスターです。それぞれの型名
は、それぞれの構造から来ています。
それでは、PNPトランジスターから見てみます。


2.pnpトランジスター
  

 pnpトランジスターは、名前の通り、n形半導体の両側にp形
  半導体を配しています。
 p形半導体の中の白い丸は、電子が不足した正孔です。
 n形半導体の中の赤い丸は、自由電子です。
 左側のp形半導体を エミッター(E)。真ん中のn形半導体は、
 ベース(B)。
 そして、右側のp形半導体は、コレクター(C)と言います。
 これらの名称をしっかり覚えておいて下さい

 pnpの順に半導体を接合してその両端に電池Eceを繋ぎます
  。
 これだけでは、Ic(コレクター電流)が流れません。
 しかし、エミッターに電池Ebeの”+”、ベースに”-”が繋がれ
 ますと

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (3)ダイオード

今回は、前回お話をしました N形半導体と P形半導体を使って作
られているダイオードのお話です。
ダイオードの働きを理解する事でトランジスターやFET、MOS形
FET の理解へと繋がる大変重要な部品です。



 ダイオードとは、電流を一方向にしか通さない性質がありま
 す。

 上の図では、交流の電源(丸にSIN波のマーク)に抵抗:R が
 繋がれています。
 抵抗:R には、I = V/R の電流が流れます。
 抵抗:R の両端電圧は V = I・R で電源の電圧と同じ電圧が
 掛ります。
 電流の向きは、赤の矢印の方向で有ったり、水色の方向で
 あったりします。
 次に下の図の様に途中にダイオードを入れます。
 
 すると上の図の様に電流の向きは、赤の矢印の方向だけに
  なります。
 この時の抵抗:R の両端電圧は、上の時間と電圧のグラフの
 様になります。
 これを利用して時間的にSIN状に変化する 交流 を 直流 [時
  間的に電圧の ”+”、”-” (極性)が変化しない] に変換する
  時に電流の向きを一方向にだけ通す目的で使用します。これ
  からは、電流の流れる方向を制限する働きを

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (2)半導体
今回から半導体のお話をいたします。
半導体は、皆さまがこれから使われる様になる航空無線の送信
機や受信機、その他航法支援装置、そして身近な携帯電話やT
V等様々な電子機器を構成する電子回路の中で使われる重要部
品です。

先日、TVで「学べる何とか」と言う番組を見ていましたら太陽電
池の話の中で半導体とは、何かと言う事を説明していました。
電気の事をまったく知らない人に半導体を説明するのは、大変
だと思いながらどの様に説明するか見ていましたが、チョット違う
様です。
当講座では、そこの所を簡単に正しく理解して頂くためのお話を
して参りますのでご期待下さい。


それでは、半導体のお話をする前に下準備です。
  
(1)半導体のお話の準備の1(半導体とは)

  電気の世界には、電気を通す“導体”、電気を通りにくくする“
  抵抗”(電気を全然通さない絶縁体)と今回お話をします”

    導体
”があります。
  電気が流れる事を電流が流れると言いますが、電流とは、ど
    んなものなのでしょうか?
  電流とは、原子の中で一番外側を廻っている電子が原子核 
    の中にある陽子の力を振り切って自由になった自由電子
    移動する状態を言います。

   上の図の真ん中の赤い丸は、原子核で陽子と中性子から出
     来ています。(もっと他にもありますが、電気において原子核
     で重要なのは、陽子だけです。)陽子は、”+の電気を持っ
     ています。
  そして水色の球は、電子です。
  電子は、幾つかの軌道を廻っています。電子は、”
     気
を持っています。電子は、
飛び飛びの軌道のどれかし
     か回れない
言う事が重要になります。

    金属原子の一番外側を廻る電子は、少しの外力で自由電子
      になり自由に金属分子の間を移動する様になりますので

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期第3章半導体・電子管・電子回路 (1)能動素子と受動素子
今回から電子機器構成している電子回路に使用される電
子部品の分類からお話をします。

1.電子部品の分類
 1-1.受動部品(素子
     受動部品には、電気回路でお話をします抵抗・コイ
     ル・コンデンサー等が含まれます。
     これらの部品は、関数における定数の様な役目を
     します。
     例えば、抵抗の値を R と し、抵抗の両端電圧を
     V とし、抵抗に流れる電流を I としますと

          V = R・I

     この式が意味するところは、R と言う定数が同じで
     あれば、電流の量により電圧が決まる事を意味しま
     す。
     また、

         I = (1/R)・V

     とすれば、電圧に (1/R) と言う定数を掛ければ電
     流が求まる事を意味します。
 
     この様に定数的な役目をする部品が受動部品(素
     子)です。
     ここからは、一般的な言い方である受動素子と言う
     言いかたをします。
     受動素子は、回路で電流の通り道となりそれ自体
    に
外部からの電源は、いりません

1-2.能動部品(素子
     能動素子には、トランジスター、FET、電子管等が含
     まれます。
     これらの素子は、 
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