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第２章　解析と設計に必用な基礎知識

はじめに

・いろいろな回路の解析や設計で共通的に使用する電気回路の公式や理論をまとめて説明する。

・アンプの特性を表す用語も前もって定義する。

２．１　電気回路の公式

（１）オームの法則

・オームの法則は中学で習う電気回路の基礎である。

・電流、電圧、抵抗の関係を表す。

・公式の記述方法は三種類あり使い分けると便利である。

・電流の式

・電圧の式

・抵抗の式

（２）抵抗の働き

�@抵抗の性質

�A抵抗値の単位　Ｒ［Ω］

�B抵抗の種類と市販の抵抗値

�C直列接続と並列接続

　合成抵抗と電圧・電流の関係

�D端数抵抗の合成

�E使用上の注意点

　電力消費と発熱

�F解析・設計における近似

（３）コンデンサーの働き

�@コンデンサーの性質と静電容量

�Aインピーダンス

　Ｚの絶対値

　Ｚの偏角

�B静電容量ＣとインピーダンスＺｃの関係

�C良く使用するコンデンサーの容量とインピーダンスの値

　コンデンサーの周波数特性

　１００μＦ、０．４７μＦ、２００ｐＦ

�D並列接続と直列接続

�E解析・設計における近似

�F使用上の注意点

　コンデンサーの種類

　極性と耐圧

（４）チョークコイルの働き

�@チョークコイルの性質と自己インダクタンス

�A自己インダクタンスＨとインピーダンスＺｃｋの関係

�B市販のチョークコイルの値

　チョークコイルの周波数特性

�C直列接続と並列接続

�D使用上の注意点

　許容直流電流

　直流巻線抵抗

（５）スピーカーのコイルの性質

�@スピーカーコイルのインピーダンスＺｓｐ

（６）正弦波の公式

�@三角関数

�A正弦波に関する用語

・アンプの解析では正弦波を使用することが多い。

・正弦波に関するいろいろな用語を使用するので確実に理解しておく必要がある。

　正弦波の瞬時値

　振幅（ピーク値）

　周波数

　サイクル

　周期

　角周波数

　位相

　平均値

　実効値

�B交流波形の記号表記

　直流、交流、脈流の区別

　本体字のルール

　添字のルール（基礎知識を参照）

（７）ＣＲ積分回路

・今後の回路でよく現れる基本回路に一次遅れ回路（積分回路）と一次進み回路（微分回路）がある。

・これらの入出力関係について説明する。

・電源の平滑回路に使用される。

�@ラプラス演算子

　虚数ｊ

　伝達関数

　ラプラス演算子Ｓ

�Aゲイン特性

　中域ゲイン

�B位相特性

・位相特性とは正弦波入力信号に対する出力信号の位相のずれのことである。

・交流回路では周波数によって位相のずれは異なる。

�Cデシベル

・ゲインなどの大きな数字を表すのに便利な量である。

・ボード線図のゲインの表示に使用する。

・掛け算を足し算、割り算を引き算で行なえる。

・Ｇ［ｄＢ］とＡ［−］の差異

　Ｇは掛け算を加算で行なうので何度も繰り返しても誤差が蓄積しにくいが、現実イメージを得るにはＡへの換算が必要である。

　Ａは掛け算を繰り返すたびに誤差が蓄積していくが、現実との対応付けが容易である。

　自然対数と常用対数

　指数関数

　対数関数

　デシベル

�D周波数特性とボード線図

・アンプの周波数特性を表示する。

・周波数特性にはゲイン特性と位相特性がある。

　高域カットオフ周波数

�E過渡特性と時定数（Tc：Time Constant）

（８）ＣＲ微分回路

・増幅部の回路と回路の結合に使用される。

�@ゲイン特性

　中域ゲイン

�A位相特性

�B周波数特性とボード線図

　低域カットオフ周波数

�C過渡特性と時定数

（９）周波数特性と過渡特性の関係

�@カットオフ周波数と時定数

�Aサグと低域カットオフ周波数

�B時定数と高域カットオフ周波数

（10）カットオフ周波数の外挿と内挿

・ある周波数のゲインを基にして−３ｄＢとなるカットオフ周波数を計算する。

�@２０Ｈｚでフラットとなるための低域カットオフ周波数の算出

�A２０ＫＨｚでフラットとなるための高域カットオフ周波数の算出

（11）歪波の解析

・周期関数の解析にはフーリェ級数を使用する。

・フーリェ級数は交流波形を直流と高調波に分離する。

・シングルやプッシュプル出力の歪率の計算に使用する。

・最大出力時のプレート電流の増加の計算にも使用する。

・電源回路の直流出力電圧の計算にも使用する。

�@フーリエ級数

�Aシングル出力回路の歪波

�Bプッシュプル出力回路の歪波

�C両波整流波

�Dのこぎり波

（12）電力の公式

・電力の公式はアンプの最大出力電力の計算や回路の抵抗の熱容量を計算するときに使用する。

・電力の公式も記述方法は三種類あり使い分けると便利である。

・直流電力と交流電力がある。

・交流電力の場合は実効値を使用する。

�@Ｐ＝Ｉ＊Ｅ　［Ｗ］

�AＰ＝Ｅ＊＊２／Ｒ　［Ｗ］

�BＰ＝Ｉ＊＊２＊Ｒ　［Ｗ］

２．２　アンプの基本特性の定義

・アンプの基本特性にもいろいろな定義や解釈が存在して混乱することが多い。

・本書で取り扱う基本特性の定義を明確にする。

（１）最大出力電力

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

（２）最大入力電圧

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

（３）歪率

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

（４）周波数特性

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

（５）入力インピーダンス

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

（６）出力インピーダンスとＤＦ

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

（７）雑音とＳＮ比

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

（８）ダイナミックレンジ

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

（９）リップル含有率と電源ハム

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

（10）電圧変動率

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

（11）クロストークとチャンネルセパレーション

�@物理的な意味合い・何を表すものか・用途

�A電気的な定義・定義式

�B表示方法・グラフ

�C聴感との関係・大小どちらが良いか

�D必要なレベル

�E本書における設計対象範囲・決定要因・対策

�F企画で考慮すべき事項

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