ダイオード用抵抗の回路定数計算
①ダイオードの順方向電圧で電圧降下
②電圧降下したあとの残りの電圧が抵抗にかかるので電流を求める
③ダイオードにも同じ電流が流れる
④ダイオードの定格電流以内か確認
⑤ダイオードの電圧降下×電流＝電力が定格電力以内か確認
⑥電流が最も流れる状況下で定格電流、定格電力に収まっていればOK
※ダイオードを疑似的な抵抗として考える
※基本的にダイオードにかかる電流、電力は抵抗値により調整する
※並列にダイオードがつながっている場合はそれぞれのダイオードのアノード側に抵抗をつけること。理由としては順方向電圧Vfは個体によりばらつきがあるため各ダイオードに流れる電流を一定にするため
※LEDの明るさは電流値により決定されるが、LEDの色は電流値により変わるため色を変えず明るさを変えるためにはPWM信号を使用し調整する
発光ダイオード(LED)について
1.必要なデータを集める:
- 電源電圧 (E): 回路の電源から供給される電圧。
- LEDの順方向電圧 (Vf): LEDが点灯するために必要な電圧。
- LEDの順方向電流 (If): LEDに流すべき電流。
2.オームの法則を使用して抵抗値を計算する
3.計算例
- 電源電圧 (E) = 5V
- LEDの順方向電圧 (Vf) = 2V
- LEDの順方向電流 (If) = 20mA (0.02A)
プルアップ・プルダウン抵抗の回路定数計算
①マイコンのデータシートを見て下記の情報を把握する
・ピンの入力HIGH閾値電圧、LOW閾値電圧
・ピンの出力電流の最大定格(1ピン当たり40mAや全体で200mAなど)
※出来るだけ熱量を抑えたいので基本的に1ピン当たり1mA~2mAを目安に抵抗を選ぶ
②プルダウン抵抗をつけた場合の抵抗にかかる電流量を計算する
・5V出力でプルダウン抵抗が100Ωの場合、オームの法則により
5÷100＝0.05＝50mAとなり①の出力電流の定格を大きく上回ってしまう
・5V出力でプルダウン抵抗が4.7kΩの場合、オームの法則により
5÷4700＝0.0011＝1.1mAとなり①の出力電流の定格以内に収まる。
抵抗に流す必要のある電流値にするためIC内部のFETが電流を増幅しようとする
その結果、IC内部にON抵抗(疑似的な抵抗）が生まれその抵抗に電圧降下が発生する。その結果ON抵抗に熱量が発生し、問題となる。
ポテンショメータによる分圧制御
ポテンショメータを選定する際に気を付けるべきポイントは以下の通りです：
- 抵抗値（Resistance Value）
- 使用する回路の電圧や電流に合わせた適切な抵抗値を選定します。一般的に、抵抗値が高いと流れる電流が少なくなり、抵抗値が低いと多くの電流が流れます。デバイスの要求に合わせた抵抗値を選びます。
- 電力定格（Power Rating）
- ポテンショメータに流れる電流と電圧から計算した電力（P = V × I）を確認し、それに耐えられる電力定格を持つポテンショメータを選ぶ必要があります。一般的には 0.1W から 0.5W 程度の定格がありますが、使用する環境に応じて選択します。
- 調整範囲（Adjustment Range）
- 回路でどの範囲の抵抗値を調整したいかを考慮します。回路の目的に応じて、線形（linear）または対数（logarithmic）の特性が異なります。音量調整などは対数特性がよく使用されます。
- 物理的サイズと形状
- 回路基板や設置スペースに応じて、ポテンショメータのサイズや形状を選びます。スライダー型、回転型などさまざまな種類があり、操作のしやすさも考慮します。
- 精度（Tolerance）
- 設計でどの程度の正確さが必要かにより、抵抗値の誤差範囲（通常は±10％や±20％）を確認します。高精度が求められる場合、誤差の小さいものを選ぶ必要があります。
- 耐久性（Durability）
- 使用環境（温度、湿度、塵埃など）に合わせた耐久性も重要です。また、回転やスライドの操作回数に耐えられるか、寿命を確認することも必要です。
ダンピング抵抗の回路定数計算
ダンピング抵抗とはLCの共振によるインピーダンス変化の急峻を和らげるための抵抗
また、LC共振回路に過剰な電流が流れ込んだ際に半導体部品を破損させないよう振動を抑える役割
マイコンの発振器の信号を立ち上がりと立下りの跳ね上がりを和らげる(リンギング対策）
インピーダンスマッチングを行い信号の反射を最小限にする