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著作

  • 共著:「次世代センサハンドブック」培風館(2008)、「マイクロセンサ工学」技術評論社(2009.8)
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    アナログ電子回路設計入門 (1994.12)、コロナ社: 実践アナログ回路設計・解析入門 (2005.1)、日刊工業: オペアンプ基礎回路再入門 (2005.7)、日刊工業: ダイオード・トランジスタ回路入門 (2005.12)、日刊工業: スイッチングコンバータ回路入門 (2006.9)、日刊工業: これならわかるアナログ電子回路基礎技術 (2007.6)

専門とする事項

  • 電源を含む精密アナログ電子回路の設計・開発、およびその教育、技術指導。センサ・アクチュエータシステムの構築。電子機器の不良解析指導および再発防止指導。解析主導型設計の推進と回路シミュレータの実践的活用指導。技術的側面からのプロジェクト管理指導。

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2011年8月

2011年8月31日 (水)

原子力キャンペーン

工学は自然科学の範疇に入るのかいつも疑問を感じている。

そして、TVや新聞の原子力関連記事にも大きな疑問を感じている。

小出しにされる事故情報、原子力発電のコストの安さ等々。やらせ安全シンポジウムも多数。官側は事故の大きさに相当する責任を取っているとは思えない。

福島第一発電所で起きた一連の水素爆発、それ以前に大規模な燃料棒の損傷が起きていたことは容易に推測できる。報道の前に自分は確証した。

プラントの状態を計測する計装システムの作り方は、重要計測機器は容易に計測不能になることは普通ない。多重化された主要計器以外でも、推定するに足る補完的な情報を取得される筈だ。この辺りにも東電の情報操作を感じる。さもなくば計器配管などの損傷があったろう。

SPEEDと称される100億もかけた放射性物質飛散予測は長らく公表されることはなかった。

「原子力平和利用」は原発以外に何があるのか。原子力発電のコストにはそれらの研究開発に関連する費用も算入するべきだ。

高濃度放射性廃棄物の最終処理は実際に行ったのは1国のみで18億年前の地層に処分したらしい。地震国、火山国の日本では適地はないだろう。実際にできない最終処理のコストは算定できる筈がない。たまり続けるプルトニウムの処理も不確定要因を抱える。

福島原発事故の被害は無理に金額に換算すると数10兆円となるだろう。

虚構の中で作られた原子力安全神話に縛られて、安全対策をきちんと改善してこなかった付けがいま表面化した。

10km圏内にある東海第二発電所は暫定津波対策の行われた予備電源2機が助かり、対策が間に合わなかった1機は作動しなかった。予備電源が作動したということは商用電源断絶も生じていたのだろう。もし、この対策がされていなかったら、我が町も避難せざるを得ない状況になっていた可能性は少なからずある。

私は基本的に原子力反対派ではないが、今の組織、今の「原子力ムラ」の体質では原発の安全は担保できないと考えている。

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書くか書かないか迷っていたが、やっぱり書いた。9/1の新学期以降は普段のアナログエンジニアのBlogに戻るつもりだ。

2011年8月30日 (火)

包丁

今使っている包丁は、結婚して新居を構えた時買った包丁筈だ。

当時の月給の一割ほどの価格と記憶しているが、定かではない。日本製、洋包丁、材質はスエーデン製のステンレス鋼だ。

切れ味が良く、また研ぎやすい材質で、包丁研ぎを担当するアナログエンジニアとしてはバランスの取れた包丁だ。

昔は、親戚の家で近所の家の包丁まで研いだ経験がある。

多くはなまくら包丁で持参の砥石ですぐ研げる。もちろん、刃の手入れが悪いので大幅な整形も必要だが、そのような代物は荒砥(金剛砥)で簡単に作業できる。

厄介なのは、超硬質の手入れのしていない包丁だ。金剛砥が上質のものでないと砥石が負けてしまう。

35年もののわが家の包丁、自分の思い入れがある。

切れない刃物ほど危険なものはない。そして切れ味を維持するには、バランスのとれた材料であることも重要だ。

わたしは頑張ればカンナの刃も研げる。

切れ味と素質のバランスが重要だ。

今度の首相に切れ味とバランス感覚を期待したいものだ。

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2011年8月29日 (月)

新人にアナログ回路を教える

新入社員や学生に回路を教えるとき、いつも気をつけていることがある。

高校物理・高校数学は前提としたいが、その前提が往々にして成立しなことがある。

V=RI  オームの法則だが、まず電圧の向きと流れの向きを逆方向にとった時、抵抗の両端子の電圧VとIの関係が常に正である係数Rで結ばれている点が重要である。

Vが負の値をとれば、Iも負の値をとる。

上式は抵抗が常にエネルギーの消費者であることも意識する必要がある。

その次に来るのが、キルヒホッフの法則だ。オームの法則をきちんと理解していなければ、立式過程で、電圧の向きと電流の向きを同一方向にとらざるを得ない場合がある。この時にはオームの法則はV=-RIとなる。

定数を与えて回路を解く方が、結果を与えて定数を求める問題の方が難度が高い。

電子回路の動きは計器を介してしか把握できない。計器の扱い方、原理もきちんと教えておく必要がある。

通常のデジタルテスターでオートレンジ機能が付いていると、レンジで小数点位置が変わっても見落とし、グラフが不連続となるケースも少なからずある。

簡単な回路の設計問題、これは教える側の周到な準備がいる。そして、時間も膨大にかかる。卒研並みの時間がかかる。

大変なのは、トラブルシューティングだ。どこまでヒントをあげて解決させるかが教える側の技量だ。

パソコン時代の今、その場でデータ処理を行わず、後でエクセルでグラフ化という手順が普通だ。しかし、本当はデーターを取りながらデータのチェック&グラフ化をすることが望ましい。これは、ワンチャンンスを物にする眼力を養うのに有効だ。

アナログエンジニアは常に次のデータの数値を概算しながら実験を行うのが習慣だ。

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2011年8月26日 (金)

私の車歴

最初の車はスバル360DXで就職と同時に親から譲り受けたものだ。軽自動車だが乗り心地はソフトで、3速+オーバードライブ付き変速機で、いざとなれば6速として使える。ブレーキング時ノーズダウンが大きい。

次の車も軽でスポーツタイプのものだった。高トルク領域が狭くギアチェンジは高回転でないとまともに加速しない車だった。しかし、レッドゾーン近くでシフトアップするときびきびした走りができる。

3台目は家族が出来たので、安い5ナンバーのワゴンタイプ

4台目はセダンタイプの庶民的なやつ。これは長距離自動車通勤に使ったので走行距離はかなりになった。

5台目は4台目と同じ車種のオートマチック車。クラッチ操作の足の負担を軽くする目的だった。

6台目は一生に一度で良いからと居住性の良い3ナンバー車、思い切って買った。運転者と助手席の人にやさしい車。電動シート装備。助手席にはオットマンも出てくる。

今乗っているのは、6台目と同じ車種で、センサ類フル装備、ナビも+αの機能をもつ。カメラだけでも4個付いている。近接超音波センサは5個、運転席はドライビングポジション記憶式の電動で、サイドミラー位置まで記憶できる。エンジンを切ると、座席は降りやすいように後退する。予定外の車購入だったが、妻との車旅行を夢見て買った。ゆったりと運転するには私にとって最高の車だ。センサが多いのはアナログエンジニアのこだわりで、車載センサを種々味わって見ようという考えである。しかし、今、妻との長期旅行は無理な状態にある。悲しい。

使う車は、子育て時代とともに変遷して行った。わが家の歴史でもある。

我車の履歴とともに思い出すのは、大学卒業当時予測されていた原油は4,5台目の頃に枯渇する予測だった。その後、石油の可採掘量は一応増えて今に至る。今度は枯渇する時期はそんなに伸びないだろう。しかし、今も原油に頼った車社会のまま、時が過ぎている。

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2011年8月25日 (木)

懐かしのメタルキャン半導体

今では極特殊用途にしか使われないが、昔は半導体といえばガラス封止かメタルキャン封止の部品が普通だった。

メタルキャンのパッケージは個人でも簡単に開封できる。アナログエンジニアはその頃トランジスタやICを開封し、内部のパターンをしばしば観察した。

OPアンプの初段が丸いエミッタパターンのものも存在した。これはエミッタ周長を最少にしてノイズレベルを下げるための方策だ。OPアンプパターンを全解読したことも一度ある。

集積回路の本にある様々なテクニックがつかわれており、バイアス回路にはピンチ抵抗も確認できた。ピンチ抵抗は性能の悪いJ-FETのようなもので、多少の定電流性がある。

多くのOPアンプの静止消費電流は電源電圧比例よりも穏やかである。上下のカレントミラー回路の電流を単純抵抗よりピンチ抵抗は変化を抑制できるからだ。

パッケージの割に過負荷に強いトランジスタが存在した。長らく愛用したが、Pcの割にチップサイズが非常に大きかった。5mm□前後あったと思う。性能はいまいちだが、実使用での信頼性は高かった。

今では樹脂封止なので、一般の方は半導体素子のチップを見ることはまずできない。

しかし、メタルキャンICは今でも超微小電流を扱うICなどにも細々と使われている。貴重な存在である。

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2011年8月24日 (水)

エアサスの貨物車

我が町では、エアサスペンションの大型貨物自動車が走っている光景を時々見かける。

半導体工場や精密機械を扱う工場も近郊にある。

あるとき、このような車の後ろを走る羽目になった。

「超精密機器運搬中」接近注意との文字が後ろに大きく注意が記されている。

超精密とはなんだ!エアサスだから衝撃を嫌う機器、 きっと、半導体製造装置か特殊な理化学機器だろう。積み荷は少なくとも数1000万、あるいは10億近い価格かも知れない。

このような機器はちょっとした衝撃でも全損になることもあるだろう。少しビビった。最近の貨物車は何を積んでるか判らない。

もちろん、任意で上限無制限の対物補償保険は掛けているが・・・・

車間距離を十分とって、車の流れよりゆっくり走るその車の後をしばらく走る。道が分かれて、エアサス車と別の道に入って一息入れた。

アナログエンジニアは車の運転では臆病である。だろう運転は決してしない。だろう運転ではなく、もしも運転である。注意力の半分程度を左右、後方に注いでいる。

この運転方式で何度救われたことか。しかし、避けられない接触事故もある。後ろを見ずに後退左折する車、避けるには私が動いて前に出るしかない。私も動いているとのことで、結局、保険会社は、この事故は私の3割責任とした。

馬鹿らしいので、今は高価な車両保険はやめている。自分個人で背負えるリスクには保険は不要だ。

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2011年8月23日 (火)

アマとしてのアナログ回路

電子計測器は個人あるいは学生にとっては高価なものである。

アナログエンジニアは学部3年の夏学期からアマとしてアナログ電子回路に手を染めた。

電子回路用電源も安くはなく、必須のアイテムなので自作した。使える計器はアナログテスタのみ。

自分用だから、仕様は欲張る。小容量低電圧のドロッパ式安定化電源は回路集そのままで先に作っていた。2個目は出力0-70V、3Aで自分で試行錯誤で設計した。0Vが出せると言うことは負の補助電源も必要だ。誤差増幅器も差動構成にしたので、当然発振も生じる。

回路集そのままで作るのと、回路定数と回路構成を自分で決めることの次元の違うことを思い知った。しかし、お金の制限、工具、計器もほとんどない中で半年がかりで完成にこぎつけることが出来た。いやと言うほどトラブルに途中であった。

次にやったのは、信号源となる1kHzの発振器の製作。ウィーンブリッジ方式でAGCは豆電球だったが、これは全くうまく動作しなかった。今になって考えれば、豆電球といっても、麦級クラスの電球でないと普通の設計では動作しないか、正弦波にならないことが判る。

2石シュミットトリガ回路は、学園祭の時初めて見よう見まねで製作しリレーを駆動したが、お偉い先生の式では現実に合わないことがわかり、さまざまな定数で自分流の設計式を得るまでになった。この経験のおかげで、公式にとらわれず、計算予測と実測値の比較を繰り返し、自己流の設計式を立式することの重要性を体得して、今に至った。

入社して間もない頃、指導してくれたT技師とは、計器の扱い方を学んだだけで見切りをつけ、本にもとらわれない自分流で技術を磨いた。一番参考になったのは、高価だが英文の名著だった。実際に作ったことのある人間が多大な時間をかけて著作したものだろう。読者層の厚い英語圏ではそのような本を作ることが容易なのだ。

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2011年8月22日 (月)

プッシュボタンスイッチ

プッシュボタンSWはピンからキリまである。

信頼性もさまざまで格段の差がある。コスト面での差が大きいので、安ものには低品質のものが多い。

プッシュSWは本来、クリック感と同時に接点が閉じなければ使い勝手がわるくなる。

SWの性質上2度押しが短時間で繰り返されることもある。この場合、1回押したか、ごく短時間内に間違って押されたのかマイコンで判別しなければならない。

最近OA機器や家電品ではこの感触の悪い、押したか押されなかったのかよくわからない粗悪品が増えている。

安ものは受け接点側が導電性プラスチックでできているので、多数の押しボタンを一挙に実装できるが、その分クリックのタイミングと押す感触が概して良くない。そのような製品の多くは、ソフト遅れが長く、押しボタンSWを操作したか否かしばらく時間がかかるものもみられる。

デジタル時代=押しボタン全盛時代だが、以前のトグルSWやVRによる操作感とは異質のものが多い。

工業用押しボタンSWでは、押すと光る照光式のSWが使われた。

操作性を犠牲にしても、安価に作る。これが日本の最近の製品だ。

多くのPCでは、カタログ本体、素人でも判る部分は普通に作り、電源やHDDやメモリ、キーボードでは粗悪品を使う場合が多い。

今回のキーボード不良は内蔵マイコンの故障らしいが、店員いわく、PCは複雑な機械ですからね~とのたまった。不愉快極まりない。

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2011年8月19日 (金)

地震伝搬

今日午後3時前に、電話中に地震があった。電話の相手先はわが家から南南西へ直線距離で約80km離れたところだ。

わが家の猫はいつものように、いや初期微動の時点で早くもテーブル下へ退避。かなり大きいよと電話の相手先に大きい地震が来ているよと伝えるとまだ揺れていないよとの返事。

わが家では猫地震計で震度3以上か否かを判断することにしている。わが家の猫は震度3はテーブル下へ退避、震度2では耳をそばだてる。

80kmの距離の会話の時間遅れから、概略の方向が判る。北の方だ。東日本大震災の大きい余震は海で起こることが多い。福島沖かと勝手に予測する。

すぐさまTVをつけて地震情報を見る。

予想は当たり。福島県沖でマグニチュード6.8、津波情報も出ていた。

こんなのアナログエンジニアの悲しい習性かな。

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2011年8月17日 (水)

複合回路設計ミス

よく見てもその回路構成や設計思想が判らない回路も数多く存在する。

この手の回路は、複数の問題点を抱えている場合や、経験則で特性を悪くする要素を他の手法で対策を繰り返した結果のものが多い。

失敗開発も同様だ。単純に一つの問題を解決すれば良いものではない。同時に的確な複数の要因にメスを入れなければ成功はおぼつかない。

アナログエンジニアの問題解決能力の源泉は、課題を解決するために複数の手を同時に打てることによることが多い。

また、複数の専門分野の学際的な部分も問題のおき易い箇所である。

物理出身の私は、学際的な事項も扱えるので、長年、失敗開発の再構築や、失敗の許されない開発経験で、自分が不合理と感じる部分、データに解決のヒントが隠されている場合も発見できるのである。

組織依存型の失敗の再構築、修正は難しい。その理由は、どこかに錯誤があり、それを組織が守っているから、確実な検証を判り易く短時間で多くのメンバーを納得させる必要があるからだ。しかも、的確な情報は少なく、玉石混合の情報のなかから真実を示唆する情報を選ぶ感覚が不可欠だ。

技術指導は前段階が難しい。これは相手が自分を評価できない点にある。不安に駆られてできない条件を提示されることも普通だ。

このような出来事は昨今の原発関連の話題にもよく見かける。運転に必要な情報やプラントの設計思想の常識を無視したデータは後で事故隠しが露見する。

組織の名称を変えて、管轄部署を変えてもその構成員は本質的に1世代では変わらないことを意識して、エネルギー問題を考えることも必要だろう。

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現在ツイートが読めません。できればコメントでお願いします。

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2011年8月16日 (火)

精密電子回路の天敵

微小信号を扱う電子回路では、スイッチングノイズは天敵である。通常は問題とならない対地電源ノイズはSW電源では意外に高いレベルにあり、かつ、周波数帯域も高くかつ広い。

OPアンプ回路を含め、多くの増幅器では内部にインバータ回路部/電源基準増幅を含むので、GNDや電源ラインを経由して混入してくる。

電源回路の後段にドロッパ式安定化回路を負荷するだけでも改良される。

ベストの対策は、商用電源にフィルタを付け、ドロッパ式の電源にするだけでノイズレベルが1桁改善されることもある。

OPアンプのCMRRは周波数依存性を持ち、高い周波数ではほとんどSWノイズが入力換算で素通りしてくると考えるべきである。

信号源と増幅器の距離が長いときには、磁界ノイズや静電誘導ノイズも多く混入する。

最高レベルの微小信号を扱う場合には、厳重なツイストシールドケーブルを使うが、機器の都合より優先させてセンサ-アンプ間の距離を極力短くすることもある。

商用周波数ノイズなら種々の対策手段があり、その一例としてはサンプリング時間を商用電源周期に合わせることも多く行われる。

積分型AD変換器ではサンプリング周期の1/nに対し、鋭いノッチフィルタ効果があり、全体的に見れば、サンプリング周期に対応する折れ点周波数に、前述のノッチが入った周波数特性が得られる。

アナログエンジニアはいくつかの回路的課題に対してこの方法で顕著な特性改善を行っている。

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2011年8月15日 (月)

原発のコスト

原発の発電コストはメディアで発表されている値よりかなり多いと思う。

詳細は公表されていないが、高レベル放射能廃棄物の処理方法は未だ確立されていない。

確立されていない技術のコスト評価はできるわけではない。自前の再処理技術は未だ道半ばである。コストを正面に出した論法は明らかに間違っている。

その一方で、原子力大国の日本の電力価格は国際的にみて高い。エネルギー資源が少なく原発も少ない国より高い数字であろう。どこかで、壮大な無駄があることは確かだろう。

原子力関連で投じられている国の資金は、原発のコストの一部として考慮すべきだろう。

原子力の「安全」神話が崩れた今、今度はコストキャンペーンが多くのメディアで報じられている。そして、試算の多くは電力会社、経済産業省からの孫引きだろう。

再生可能エネルギーである風力発電の発電能力は最適な風が吹いた時の設計出力で表わすのが普通である。残念ながら日本ではそのような風が吹く立地はほとんどない。実力発電能力は設備能力に比べてはるかに低い筈である。

原子力は自浄能力ない組織任せでは安全であり得る筈はない。

一方ではやらせ原子力安全キャンペーンが九電を始めとする種々の組織で露見している。証拠隠滅も行われている。そのようなことをやること自体、今の原発は安全でないと言っていることと同じである。アナログエンジニアは技術を知らない、計算の根拠を検証しない経済学者、評論家の話に耳を貸す気にはとてもならない。

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2011年8月13日 (土)

最近のマスメディアに思う

近頃感ずることであるが、みるべきTV番組見るに値するTV番組が少なくなった。NHKにしても自己の番組、BS他のチャンネルの宣伝がしばしば挿入される。これでは、税金とも言える聴取量を払う意味が全くない。

独自の取材に基づき、公平な知見を集めた正確な報道番組を組むことができなければNHKの存在意義はないだろう。

新聞も同様だ。基本的な姿勢に疑問を感じる。

東京電力福島第1原発の事故報道に関しては、東電発表のデータを元にして保安院のフィルタがかかった内容でしか報道されていない。工学的に見て常識とかけ離れた発表が次々と修正されていく様子を目の当たりにした。やらせ、世論誘導もいくつか表面化した。

累積被曝量であるシーベルトの単位は、震災後しばらくしてシーベルト毎時にやっと変更された。素人記者が不正確な記述で不正確な情報を元に記事を書いているような気がしてならない。

原発のストレステスト(シミュレーション)では安全性を担保できる訳がない。

蟻の一角から堤防が崩れるように、無数に存在する配管類、計器類のすべてを一括して評価できるほどシミュレーションの能力は高くない筈だ。

許容被ばく量の大元のデーターは広島、長崎での不幸な被曝それも一時的な大量被ばくのケースであり、継続的に被曝した場合の基準値をある線を区切って決めることができるほどの明白な根拠はないだろう。だから「暫定」基準値なのであろう。

原発の発電コストについても、一例をあげると、高濃度放射線廃棄物の処理方法は少なくとも日本ではまだ明白になっていない。コスト試算ができるわけがない。

昨今の種々の報道を目にするにつれ、いろいろと考えさせられるアナログエンジニアである。

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2011年8月12日 (金)

わが家の震災復旧

東日本大震災から5カ月経過した。やっと、今日、わが家の震災復旧工事が終わる。

大きな箇所では、寄棟瓦の一部損壊、外壁のひびと言ったところである。

工事そのものは数日だが、地元業者が引きうけてくれた。

本がわらは同等品が手に入らないので、2階部分を特殊鋼板(ガルバニウム)葺きにして、健全な瓦を1階部分の損傷個所に流用する工法だ。このため、早期に着手できた。

外壁のひび割れはコーキングで防水。

少し高めの見積もりだったが、このご時世だからそのまま受け入れた。

ついでに、長年の懸案だった使わなくなった太陽熱温水器の処分も行った。

太陽熱温水器は構造が簡単だから、20年使えると考えていたが、冬場の性能が低くかつ10年で樹脂部分の不具合が続出した。いわば、屋根に設置されている「騙されやすさ」の象徴みたいでとても気になっていた。

この経験から、とても太陽光発電を取り入れる気には今もならない。太陽電池の劣化やDC-AC変換パワーエレクトロニクスの信頼性は、元を取るに必要な時間より短いだろう。

わが家のエネルギー源は、電気・ガス・石油の3種組み合わせである。どれが欠けても、何とか最低限しのげる組み合わせだ。

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2011年8月11日 (木)

正相ブースター

正相アンプはひとたび寄生発振すると対策は難しい。OPアンプにパワーーFETなどをカスケード接続して全体に負帰還を掛ける場合などにも生じることがある問題だ。

一段のOPアンプとして回路を眺めてみると、負帰還経路:出力端子から負入力端子間の抵抗に並列に位相補償コンデンサを付加する場合、周波数特性は、折れ点周波数から-6dB/OCTで下がり、利得1の点から再び平坦となる。

したがって、普通には回路の利得周波数特性を反転増幅器のように、きれいにロールオフして全体利得を1以下に調整することができないのだ。

反転バッファは基本構想段階から、反転アンプを最終段に入れる設計を行わないと使えない。しかし、正相バッファより反転バッファの方が発振の問題を含め、種々の機能を持たせやすい。

バッファアンプは正相アンプ形式でやるもの という先入観をすてると、回路の自由度が増えて種々の機能も同時に実現できることもある。

アナログエンジニアはいざというとき、反転バッファを好んで使う。しかし、この方法は既存品対策には使えないという弱点があるので、構想段階から関与できる場合にしか使えないのが残念である。

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2011年8月 9日 (火)

フロントエンドアンプ

センサなどが関連する回路では、もっともセンサ側のアンプ構成が総合特性に影響する。

このようなフロントエンドアンプは高入力抵抗・高利得での設計例が多く、正相増幅器(非反転増幅)形式が主に使われる。センサからの電気信号は微弱かつ信号源抵抗が変動する場合が多いので、バイアス電流のみが信号増幅に必要になる正相増幅器が使いやすいのである。

使用するOPアンプの選択に際しては、信号電圧レベルに応じてオフセットドリフトの小さい品種が選ばれる。現在の一般的な入力換算オフセットドリフトは、バイポーラトランジスタタイプの品種から0.1μV/℃typ.のものが入手できる。さらに、低ドリフトのものはチョッパ安定化OPアンプ方式が存在するが一般的ではない。

信号源抵抗が高い場合にはバイアス電流に着目して選択する。ノイズレベルおよびバイアス電流値は常温で1pA前後のものまで容易に手に入る。おもに接合型FET入力のOPアンプが使われ、ノイズを気にしなければCMOS OPアンプも選択肢となりえる。

一般的には初段でなるべく高電圧レベルまで増幅するが、周波数帯域を広げる目的で多段増幅をおこなう場合がある。

電流性信号を扱う際には、信号を-入力端子に直接接続し、出力と-入力端子間に高抵抗を接続した反転電流アンプが使われる。多くのセンサではケーブル容量や寄生容量がOPアンプの入力間に入るので、安定性確保のためRCを挿入して応答性を制御する。

特殊な例としては、ブートストラッピング(正帰還)を使用した利得1の交流専用アンプが使われる。

いずれにしてもフロントエンドアンプはセンサエレクトロニクスでは重要な回路部分である。

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2011年8月 8日 (月)

加速試験

電子部品では特定の環境を悪くして、多くは温度を上げて加速試験を行ってその信頼度を推定する。

しかし、加速試験は基本的に外挿であるから、以前に知られていなかった現象が生じるとたちまち大きな誤りを犯す。

電解コンデンサの電解液が各社一斉に変更された時期がかって存在した。結果は実使用条件では短寿命やその他の問題が発生し、その種の電解液は今は使われていない。

実使用において、細かな不具合の芽を発見し、それを一つ一つ丹念に対策していくことが信頼性を向上させる。

最近、原発のストレステストなるものがシミュレーションベースで行うとの報道がある。もちろんやらないよりは良いことであるが、前提と結果は公表して頂かないと何の意味もないだろう。

アナログエンジニアはシミュレーション/数値解析の限界を身にしみて感じている。

10数年前、高速炉もんじゅで生じた火災事故は、熱電対の鞘管の断面形状の不連続部による応力集中とカルマン渦による加振および共振による疲労破断であったと記憶している。そして漏れた金属Naによる「想定外」の波及により被害が拡大した。

単純なモデルによるシミュレーションで生じうることは現実世界でも生じる。しかし、種々の複合要因、経年変化を考慮した解析、人的ミスを考慮した弱点までは追求できないのではないか。

ストレステストは必要条件であって十分条件ではないだろう。

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2011年8月 5日 (金)

パソコンの故障

当たりが悪いのか、実際にそうなのか判らないが、私のPC(複数)の故障率は高い。そんなものなのか?

一番古いデスクトップは、以前に書いたように電源部から目の前で発火した。

ノートPCは電池を認識しなくなった。自分の判断で電池を発注して回復した。

一番新しいデスクトップは今回2回目の故障、1回目はハードディスク不調、2回目はキーボードの複数のキーが応答しなくなくなり現在修理中。とりあえずは古いデスクトップのキーボードで使っている。

現在は、補償期間延長のサービスを契約している。

パソコンの品質は私にとって我慢できるレベルでは到底ない。しかも、最近では自動UPデート機能で、操作性が時々変わる。

必要悪としてPCを使っているが、一般向け商品の体をなしていないと感じる。ソフトにしても同様だ。きちんとした品質管理がなされていない。バグも多い。そのバグを修正するための保守料を取るソフトもある。ソフト間で干渉する場合も少なからずある。

見かけ上の応答速度を上げるためのキャッシュシステムも要注意だ。下手するとかなり前のデータのまま更新されていないから、F5キーで手動更新しなければ最新のデータとは限らない。

このように書くと、いかにもPC音痴のようなアナログエンジニアであるが、以前のMS-DOS時代にはバッチファイルや自分でプログラミングしていた。

それにしても、最近増えたポップアップ式の更新要求やインストール要求には嫌気がさす。このような機能はウィルスと紙一重だと感じる。

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2011年8月 4日 (木)

デジタル家電

最近のマイコン搭載家電品は高機能を謳っているが、その高機能を引き出すための操作方法を覚えきれない。長押し、トグル、複数回押し、同時押しなど一つのSWを複数の機能に割り当てていて、かつ、操作に機種依存性が大きい。

操作方法が覚えきれないのは、ロートルの私だけではあるまい。

家電品の中には、使う頻度そのものが少ないものや、使う頻度の少ない機能が多いから覚えても次に使うときには忘れてしまうのだ。機能が存在することすら覚えていないこともある。

程度の悪いものでは、操作してから1秒くらいおいてから反応するものすらある。

その割に、基本機能の向上、基本性能の向上は少ない。

アナログ式なら、原理を理解していれば操作法を忘れることもなく、機種依存性が少ない。応用が利くのである。

デジタル式家電の使い勝手の悪さは、限られたデジタルI/Oポートを利用して、それ以上の数の機能を実現しようという設計思想が透けて見えるのだ。

そしてマイコンに大きな負担を掛け、レスポンスの悪い装置を装置となっている例も少なからずある。

完全に自動化しているならいざ知らず、中途半端な機能が満載されているのが、昨今のデジタル家電の大半ではないか。しかも、単純な機器より信頼性は落ちる感じである。

SW表示の意味すら不明のネーミングのボタンもある。

日本のデジタル家電はそんな方向に走っているような気がしてならない。使うために覚えなければならないことが多すぎるもの、必然性のない人間工学にかなっていないデジタル家電は使う人にフレンドリーでないと感じるアナログエンジニアである。

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2011年8月 3日 (水)

センサエレクトロニクス

最近のセンサは、電気的特性の変化を利用するものが多い。MEMSを利用したセンサも数多く存在する。

しかし、多くのセンサ(検出素子)の電気的特性の変化は抵抗変化であったり、微弱電圧あるいは微弱電流の変化を利用するものが普通だ。検出素子は電気信号を出力するには磁場あるいは電圧を印加する必要のあるものも少なくない。

信号は直接AD変換できるレベルであることは稀であり、そこには電子回路が介在する。

検出素子と回路を同時に考える必要があろう。

例えば、金属線歪みゲージでは、測定対象の伸び縮みの1/2~2倍程度の抵抗変化しか生じないから、ppmオーダーの微小抵抗変化の測定になる。励起電圧には制限があるから、ブリッジを組んだとしても、μVレベルの信号を扱わなければならない。しかも無歪み時の不平衡電圧は測定対象のフルスケールに対して数倍あり、温度変化もある。

それらの2次的課題を考慮してアナログ的信号処理を行うのがセンサエレクトロニクスであり、センサと回路は切り離して考える必要がある。

アナログエンジニアはセンサエレクトロニクスの分野で永く活動してきた。検出素子と回路は同時に考えなければならないというのが私の結論である。

分業化が進んだ現在、検出回路と検出素子特性を総合的に考えることのできる方は少ない。

物理現象と電子回路を同時に考える必要があるからである。

多くの場合、オフセットや感度の校正も必要である。それらを最適な回路で実現するには学際的な思考能力、設計力が必須だが、表舞台に立つことは少ない。センサにおける陰の技術、それがセンサエレクトロニクスである。

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2011年8月 2日 (火)

電波ソーラーウォッチ

もう半年まえから、愛用の電波ソーラーウォッチの電波機能が故障している。電波受信系が機能していないのだが、手動時刻合わせは取扱説明書では、可能なのかよくわからず、時刻合わせは不能。

修理はできないか高価な感じなので、そのままにしておいたが、ずれが大きくなってきて使いにくい。今度はソーラーウォッチを先日購入。

これなら、機構は簡単だから故障は少ないだろう。ムーブメントは日本製だがケースは中国製の品物。

全自動はありがたいが、ひとたび故障するとどうしょうもない。

最近、デジタル家電がわが家にも増えてきたが、信頼性に乏しいメーカーも散在し、できるだけそのメーカーの物は買わないようにしているのだが、ひとたび故障すると長期保証を利用するか捨てるしかない。

コスト圧力などの関係で、修理できない設計になっているのだ。それでいて肝心な部分の操作性が犠牲になっているような感じだ。

自動化は否定しないが、基本機能の部分が十分な信頼性あるいは寿命を持っていてほしいものだ。

国産家電品は概して多機能化・自動化で付加価値を上げる戦略をとっているようだが、無駄な機能が多く、昔に比べて故障しやすいような気がする。そして、高機能化のもとに、使用頻度の少ないものはアナログエンジニアにとって使い勝手が良くない。

全機能を引き出すための、操作法をいちいち覚えておれない。

だれのための多機能化・全自動化なのか疑問に思う。

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2011年8月 1日 (月)

CR対応

CRは電子工学で時定数、パチンコもCR機があるらしい。CR対応は、着火器具のチャイルドレジスタント対応の略のようだ。

子供のいたずらによる火災事故防止のために新たに規制がもうけられたと記憶している。最近では、線香用のものや100¥ライターなどもCR対応のものが出回ってきた。

自宅にある2種類のCR対応着火器具はいずれも点火ボタンが2段押しの感じで、途中まではふつうの感触だが、そこから先、かなり力を入れないと火花が飛ぶには至らない。

100¥ライターなどではその原価は1/3程度だろうから、このシステムを導入するだけでも業界は嫌がったとの記憶もある。

電子回路屋にとっては、CRは時定数を連想させる。しかし、この例のようにCRは分野が異なれば別の意味を持つことがある。

2文字、3文字の英略語は安易に使うべきではないだろう。

そして、元の英語をフルネームで言えない人は、略語を使うべきではないだろう。

ソフト業界では自己中心的な略語がきわめて多い。成熟してない業界の証だろう。

電子回路の「弛張発振器」に対応する英語は「relaxation osclator」だが、そこには張ると言う意味は含まれていない。

学術用語ですら、元の言語で意味を理解しておく必要もあろう。

英略語は私は嫌う。また、不必要カタカナ言葉も嫌いだ。そこにはこなれた概念は普通ない。

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