1石のトランジスタから電子回路の基本と設計法を学ぶ

USBトランジスタ・チェッカ・キット付きの実践型ハンズオン・セミナ開催

オームの法則/トランジスタからMOSFET/OPアンプまで！電子回路設計を実体験

電子回路の学習において，最初に学ぶのがオームの法則です．$V = IR$という基本式により，電圧，電流，抵抗の関係が明確に定義され，どれか2つが分かればもう1つが計算できます．この単純ながら本質的な関係を使いこなすことが，回路設計の第一歩です．

6月25日と7月23日に開催するキット付きハンズオン・セミナ「オームの法則からOPアンプ回路まで」では，USB接続の小型測定器を用いて，この基本法則の理解から実際のトランジスタ回路やOPアンプ回路の動作確認までを体験できます．理論と実機が結びつく瞬間を目で見て，手で測りながら学べる構成です．

トランジスタとOPアンプで広がる応用設計

セミナではトランジスタの増幅作用やスイッチ動作を確認します．ベース電流とコレクタ電流の関係や，エミッタ抵抗による動作点の安定化など，回路動作の「なぜ」が見えてきます．

また，OPアンプ（演算増幅器）も取り上げます．反転増幅，加算回路，差動増幅などの基本的な構成を，実際に信号を入力して波形を測定しながら確認します．理論上のゲイン設定と実際の測定値を比較することで，理論と現実の橋渡しができます．

本セミナは，オームの法則を出発点に，トランジスタやOPアンプなど基本素子の役割を実測により体感する構成です．机上の理解だけでは得られない，動作への感覚的理解を深めることができます．

電圧とは何か：山と高低差にたとえる

電圧とは電位の差，すなわち電位差です．電位は物理的な位置エネルギのように，どの点にどれだけの「高さ」があるかを示します．これを視覚的に理解するため，山をイメージするとよいです．たとえば山の地点Aと地点Bの高さの差が100mであれば，それが電位差＝電圧です．

この差だけが重要であり，AやBの絶対的な高さ（電位）は通常，回路設計では問題にしません．電圧計で測定できるのは，この電位差です．したがって，電圧は「2点間の関係値」として定義されます．

電位差とGNDの関係

実務ではGND（接地）を基準点として電圧を測定するのが一般的です．たとえば「点Aの電圧を測る」と言う場合，実際には「A-GND間の電位差」を意味します．回路内のどの配線にも電位が存在しますが，それを直接測ることはできません．測定可能なのはあくまで電位差であり，電圧計は2点を接続してこの差を計算しています．

つまり，電圧とは「ある点が，基準点（GND）に対してどれだけ高いか低いか」を示す量であり，GNDの選び方で見かけの電圧値は変化します．ただし動作原理や回路挙動は，電位差さえ保たれていれば変わりません．

電圧源と分圧の実用例

電圧源から特定の電圧を作り出すには，抵抗を使った分圧回路が活用されます．これは抵抗の直列接続によって，電源電圧を任意の比率で分ける手法です．

1. 直列に接続された2つの抵抗で構成する
2. 中央の接続点に目的の電圧が現れる
3. この電圧は抵抗比によって制御される

このようにして得られる電圧は，OPアンプのバイアス電圧やセンサの基準電圧として広く使われています． 〈著：ZEPマガジン〉

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チャプタ・リスト

著者紹介

• 2010年　沼津工業高等専門学校　専攻科　卒業
• 2010年　FA機器/ハード・ディスク製造装置設計業務に従事．その後ベンチャーにて半導体検査/医科学用電子顕微鏡，半導体製造装置，理化学機器の研究開発設計に従事
• 2020年　静岡県創業者育成施設審査通過し，個人事業として独立
• 2022年　株式会社ディスクリテック設立，現在に至る

著書

1. ［VOD/KIT/data］実験キットで学ぶ 電源・アナログ回路入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD］動画で一緒にプリント基板開発 KiCad超入門【KiCad 6対応 完全マニュアル】，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD］動画で一緒にプリント基板開発 KiCad超入門【KiCad 6対応 プロの仕上げ技101】，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD/KIT］すぐ動く！BM83 Bluetoothスタータキット，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD/Pi KIT］MATLAB/Simulink×ラズパイで学ぶロボット制御入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
6. ［VOD/KIT］MATLAB/Simulink×ラズパイで学ぶロボット制御入門
7. 一人で始めるプリント基板作り，トランジスタ技術Special No.127， CQ出版社
8. 商用利用OK！噂の完全フリー基板作成ツール KiCad，トランジスタ技術2015年3月号，CQ出版社．
9. 1枚100円も！世界のプリント基板ネット通販メーカ，トランジスタ技術2016年7月号，CQ出版社．
10. 部品の足にジャストフィット!フットプリント作成，トランジスタ技術2017年5月号，CQ出版社．
11. コネクタなどの特殊部品のフットプリントを高速自作!CQ FootprintTracer，トランジスタ技術2017年10月号，CQ出版社．
12. はじめてみませんか？プリント基板ネット通販生活，トランジスタ技術2018年2月号，CQ出版社．
13. 工作実験室で活躍中！高コスパ電子工作ツール一覧，トランジスタ技術2018年12月号，CQ出版社．
14. 成功間違いなし!　BGA配線 10の基本ルール，トランジスタ技術2020年5月号，CQ出版社．

参考文献

1. ［VOD］高速＆エラーレス！5G×EV時代のプリント基板＆回路設計 100の要点，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD］ Before After！ ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［Book/PDF］デシベルから始めるプリント基板EMC 即答200，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD/KIT］ポケット・スペアナで手軽に！基板と回路のEMCノイズ対策 10の定石，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD］事例に学ぶ放熱基板パターン設計 成功への要点，ZEPエンジニアリング株式会社．