エレクトロニクス・フィーバー

プログラミングと電子工作で共有しようと思ったことを載せていきます

同じ品種の電解コンデンサの ESR はケースサイズで決まる

例えばぺるけ氏の アルミ電解コンデンサのインピーダンスとESR実測データ ではこのように述べられています。

50V耐圧の通常タイプと16V耐圧の低ESRタイプのESRはほぼ同じです。16V耐圧の低ESRタイプは100V耐圧の通常タイプよりも劣ります。このように、アルミ電解コンデンサでは、耐圧が高いものほどESRが低くなるのです。

しかし、データシートからわかることをより正確に言うと次のようになります。「同じ品種の電解コンデンサの ESR はケースサイズで決まり、ケースサイズが大きほど ESR は小さい。同じケースサイズならば、耐圧が高いほど容量が小さい。同じ容量ならば、耐圧が高いほどケースサイズが大きい」

実際に手元にあった適当な電解コンデンサニチコン KMY のデータシートを見てみましょう。 6.3×11.5mm の特性を抜き出してみると次のようになります。

耐圧 容量 インピーダンス*1 許容リプル電流*2
10 220 0.40 245
16 100 0.40 245
25 100 0.40 245
35 47 0.40 245
50 33 0.40 245
50 47 0.40 245

もう一つ、10×16mm も抜き出してみましょう。

耐圧 容量 インピーダンス 許容リプル電流
10 1000 0.12 765
25 470 0.12 765
35 330 0.12 765
50 220 0.12 765

インピーダンスと許容リプル電流が、「本当に測ったのか?」と思うほど完全に一致していることがおわかりいただけるでしょう。

もちろん、品種による違い、つまり標準品か低インピーダンス品か、アルミ電解か固体電解か、といった違いにも大きく影響を受けることは言うまでもありません。 しかし品種の違いを比較する際には、「同じケースサイズ同士での性能がどう違うか」という観点にも着目しないと、特に高密度実装では足をすくわれる事になります。

*1:Ωmax/20℃, 100kHz

*2:mArms/105℃, 100kHz

チップコンデンサの Type A, Type B, ... って何だ?

eBay など海外の通販サイトでチップコンデンサを眺めていると、"Type A, Type B, ... Type E" という謎の表記がありました。

どうもサイズを表しているようです。 例えば、AVX 社のチップタンタルコンデンサだと、以下のようになっています。 すべてのメーカーで同じなのかはわかりません。

Code EIA表記 JIS表記 L W H
A 1206 3216 3.2mm 1.6mm 1.6mm
B 1210 3528 3.5mm 1.6mm 1.6mm
C 2312 6032 6.0mm 3.2mm 2.6mm
D 2917 7343 7.3mm 4.3mm 2.8mm
E 2917 7343 7.3mm 4.3mm 4.1mm
V 2924 7361 7.3mm 6.1mm 3.45mm

チップ部品といえども、このサイズだとかなり大きいですね。

インチねじって何だ?

PC の HDD やケースなどに使うねじを「インチねじ」と呼んでいますが、これって具体的にはどのネジなんでしょうか?

正解は、「ユニファイ並目ねじ」の一種で "#6-32" が正式名称です。ユニファイ並目ねじにはよく "UNC" という記号が付けられ、"#6-32 UNC" などと表記されます。 外径は約3.5mmです。 ユニファイねじには、他に細目 (UNF) や極細目 (UNEF) などがあります。

他に、カメラの三脚などで使われる 1/4 インチねじや 3/8 インチねじというのは、「ウィットワースねじ(ウィットねじ)」の一種で、ユニファイねじとの互換性はありません。

「インチねじ」と言っても種類はたくさんあるのですが、それぞれほぼ互換性は無いのに曖昧な呼び方をされると困ってしまいますね。

秋月電子のヘッドホンアンプキット AE-HPPML の記事のまとめ

今から9年前(2009年7月)に発売された秋月電子通商のポータブルヘッドホンアンプキット AE-HPPML の情報をまとめました

秋月電子の通販ページ

フルキットは全部込みなので、ツマミを使わなかったとしてもフルキットのほうがちょっとだけお得。

ケースは出来が良いので、このケース用に基板を自作するのもアリ。

製作記事

K-29-6.1 の秋月の登録日は 2017/06/28 なので、かなり後になってから取り扱い始めた模様。

バイポーラ・トランジスタの三極管化

三極管の静特性として、 EP, IP 特性という物がよく出ます。 これは真空管増幅回路のロードラインを引くために必要な図なのですが、ゲートのバイアスを変えることによってきれいに線が並ぶ様子を見ることができます。

一方、トランジスタの EC, IC 特性は、これとはだいぶ趣が異なる形状になります。 これを以って、「トランジスタより真空管のほうが線形性がいい」などと主張する人が昔はいたそうです。

さて、バイポーラ・トランジスタでもこれと似たようなグラフを作ることができることを見てみましょう。

LTSpice でシミュレーション

まず、バイポーラ・トランジスタは電流増幅素子なので、負電圧をバイアスにする代わりに、負電流の電流源 Ibias をバイアスにします。これを 0 → -50μA の範囲でパラメトリック解析します。

次に、ここがミソですが、トランジスタの C-B 間に高抵抗 RCB(ここではとりあえず 1MΩ とします)を挟みます。

f:id:mtyk1:20181120235319p:plain

以上でコレクタ電圧と電流の関係をDCスイープすると以下のようになります。 きれいな三極管特性になりました。

f:id:mtyk1:20181120235325p:plain

仕組み

要するに、単なる自己バイアス回路です。

トランジスタの VBE, hFE を一定とし、バイアス電流 Ibias = 0 とします。 コレクタに電圧 VC (> VBE) をかけた時、 { V_{CB} = V_C - V_{BE} } と置くと ベースに流れる電流は { I_B = \frac{V_C - V_{BE}}{R_{CB}} = V_{CB} / R_{CB} } となります。さらにコレクタ電流は {
I_C = h_{FE} I_B = \frac{h_{FE} V_{CB}}{R_{CB}}
} ですから、 {
R_C = R_{CB} / h_{FE}
} と置くと、 {
I_C = V_{CB} / R_{C}
} という簡単な式になります。つまり、IC は VC に比例するので、きれいな直線になるわけです。

ここで、例えば hFE = 100 とすると RC = 1MΩ / 100 = 10kΩ というかなり小さい値となってしまいます。 素の状態のトランジスタだと、これが数MΩと、近似的に理想的な電流源とみなせる特性を持っています。 今回の手法は、RCB を入れることにより、局部帰還をかけて増幅率を下げる代わりに歪を小さくした、というだけのことに過ぎません。

OSH Park

OSH Park さんは、アメリカのPCB製造ファブレスメーカーです。 会社名は Oshpark LLC、公式サイトのロゴは OSHPARK、公式サイトやブログのタイトルは OSH Park と、どれが正式名称なのかよくわかりませんが、とりあえず OSH Park と呼んでおきましょう。

この会社は紫色のソルダーレジストの基板がトレードマークですが、なんでも複数の注文を一枚の基板にまとめて製造しているため、安くできる代わりにカスタムの幅に制限があるようです。

参考:

秋月電子のチップコンデンサ(キャパシタ)一覧(MLCC以外)

「MLCC以外」という検索ができなかったので一覧を作りました。

アルミ電解

4mm

5mm

6.3mm

8mm

10mm

12.5mm

導電性高分子アルミ電解

PMLCAP

3216

3225

4532

5750

タンタル