卒研でマルチバイブレータ

アナログ電子回路を新人に設計・製作させることは案外難しいし、時間も十分必要だ。回路構成と定数と部品を用意して数時間で実験させるのとは次元が違う。

某大学の卒研で2石CRマルチバイブレータ発振による白色ダイオードの点滅回路がテーマーになっていた例がインターネットでヒットしたことがある。参考文献のなかに私の著書も入っていたので検索で出てきた。

無安定CRマルチバイブレータはベース電位が電源電圧と絶対値がほぼ同じ負電圧からｐｎ接合の順電圧まで変化するから、秒単位の時定数を得るには電解コンデンサが必要で、極性のある電解コンデンサに1V弱の逆電圧がかかる。アルミ電解コンデンサでは逆電圧を掛けるとすぐに損傷する訳ではないが、信頼性に影響するとされるので、量産規模の設計ではふつうやらない。タンタルコンデンサなら、1V程度の逆電圧を許容する品種があるので問題ない。コンデンサの選定も安直にはいかない。

ベース電位≒コンデンサの両端電圧は半周期ごとにほぼ電源電圧の絶対値に等しい負の値から、0Vへ一次遅れ系で電圧が変化する。この時、電源電圧が高いと単純に設計するとB-E接合の降伏が生じる。基本無安定回路では電源電圧をB-E間耐圧以下、具体的には5V程度の電源を使用する必要がある。

電源電圧を５Vとすると、白色ダイオード（順電圧3-3.5V）の電流制御も単純にはいかない。トランジスタのコレクタ側に接続すると、タイミングコンデンサの接続位置によっては、狙った周期にならない。

その結果、与えられた基本回路から少し工夫して部品をいくつか追加することになる。

白色ダイオードの電流が大きくなるとその順電圧も増大するので、自力でLEDの電流‐電圧特性を把握しておく必要もある。

こんな訳で、電子回路を一から設計してもらうには卒研期間程度の時間がかかるのだ。会社の新人教育でもかなりの時間がかかる。それも丁寧に動作を言葉で説明する解説を加えて指導しての話である。

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