アナログエンジニア

まずは、同年の鳩山民主党の勝利を祝う。

そして、投票率のUPに未来の期待が膨らむ。

政治システム再構築の序幕であってくれることを切に願う。

工学とて政治と無縁ではない。工学者である前に生活者であるからだ。そして、関心の強い技術の伝承・発展・教育政策の長期的展望の欠如と資源も領土も少ない日本の将来像が見えて来なかったからである。

これまでは、未来に付けを回しながらのバラマキ行政が主体であった。その結果は、膨大な政府・自治体の借金である。

いまはデフレ気味であるが、長期的に見れば将来の増税あるいはインフレは避けられないとアナログエンジニアは考えている。借りたお金は返すか、インフレーションで結果的に借金の棒引きをしなければならないほど、財政は切羽詰まった状態にある。

それでも、まずやるべきことは、官僚の無駄遣いの徹底的削除と優先順位の組み換えを行わなければ日本は変わらない。増税の前にやるべきことをやるのが筋である。

姿の見えにくい様々な外郭団体への資金の流れも透明化する必要があるだろう。民主党の大勝利は序幕にすぎない。民主党にはマニフェストを実行するだけの環境が成立した。ぜひ、過去の慣習にとらわれることなく、弱者への配慮をしながらこれからの4年間で日本を変革させていただきたいと願う。

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020 ←針フグ。どこかの海の近くで昔に買った飾り物。針が鋭く、とても触れない。

電磁気は目に見えないが強い力である。電気・磁気を人間が感じるときには、ふつう電磁気によって引き起こされる結果が人間の5感で検出されるときである。あるいは、電磁気現象を利用した計器の表示によって、その存在を体感できる。

そして、様々な電磁気現象を少ない数の方程式に美しく表現したのが、マクスウエルの方程式であるとアナログエンジニアは理解している。無数の電磁気現象を知り、定量化の試みを重ねた結果、現時点で他の物理法則と矛盾しない確からしい原理なのだ。

マクスウエルの方程式を理解は、そこに至る多くの実験や現象の存在を忘れてはならない。

電子回路で電流や電圧が目に見えるような感覚を持つことが出来るようになったのは、30過ぎてからである。精密電子回路は、波動を扱わない。キルヒホッフの法則、抵抗に関するオームの法則V=RI、コンデンサにおけるCV=Q、インダクタンスにおけるV=LdI/dtなどを基本原理として、これらの式が自分の体験上、測定限界まで精密に成り立っており、かつその電圧・電流をしばしば速算することで、電圧・電流を目に見えるような感覚で扱えるようになったに過ぎない。

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私の聴覚は4-8kHzの間の周波数でかなり感度が下がる。人間ドックを受け始めた時から同じ結果である。「我が家のさち」はたぶんもっと高音域まで聴覚が伸びているようだ。

聞こえている世界が同じとは限らない。しかし、音の世界をマイクロフォンを通じてオシロスコープで電圧波形を見ることにより、私はもっと高音域の世界を代替感覚で知っている。ドアの開閉に伴う圧力変動もセンサを通じて知ることが出来る。実感できるだろう。

人間の5感の鋭敏さは個体差がかなりある、体調によっても異なる。そして、その後の神経での信号処理の様々なプロセスを経て行動に結びつく。それが個人差と言うものだと私は考える。

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009_2 ←ピアノの上に陣取った我が家の家猫。前足の肉球がピアノに映っている。

工事を伴わない家電品は近くの大型量販店で購入する。

そこにはデジタル家電のプロの販売員Sさんがいる。

アナログエンジニアはこの方に信頼を置いている。

私が行くのは大抵、客の少ない週日の時間帯である。この方の商品知識は半端ではない。自分で商品を実際に動かした実感をもち、自分の言葉で話す。無理強いをすることはない。客の要望に沿った複数の案を提示するのが特長だ。

そして、客の希望する使い方に沿って、利点だけではなく他機種と比較して能力的に落ちる点をはっきり述べる。その一方で、高価格帯の商品を勧めるのではなく、顧客の使い方を理解して満足できる機種を推薦するのだ。

この方はパソコン関連だけではなくデジタルカメラも熟知している。さりげなく売り場に陳列してある写真はこの販売員が撮影したものである。肖像権にも配慮した構図、カメラの性能を発揮させる場面での撮影例などなど。

使う上での限界もよく知っている。35mmフィルム換算で数100mmまでズームアップできるコンパクトデジカメも出回っているが、このような場面では首から下げるストラップを引っ張りながら、腕をどこかに固定して撮影するという。

「我が家のさち」はビデオにするかデジカメにするか迷った挙句、光学12倍ズーム付きの動画にも強いお勧め機種に落ち着いた。

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プロは良いことばかりは言わない。お客の望みをかなえるちょっとだけ高機能な機種を複数提案する。滅多には使わないが、ああこの機械でこんなこともできるんだという発見の喜びもある。プロは場合によっては、安い手段を勧めることもある。

逆に良い話ばかりをするなら、いつかはその話に裏切られた感じが残る時が来る。

影があって光がある。光があって影がある。

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009 ←写真はデジカメ・ストロボユニット

コンパクトデジカメの分解(パワーユニット編:最終回)

コンパクトにまとまっている基板。ストロボは昇圧した電圧を電解コンデンサに蓄積し、一気にそのエネルギーを放出する。コンデンサはストロボ専用の品種で、半分以上の体積を占めている。最大で10Joule弱のエネルギーをランプに供給出来る。

ストロボ発光指令信号線とは別に5ピンのコネクタがあり、ICも積載しているので、被写体までの距離などを計算して発光量を制御している可能性もある。FPC基板でコンデンサを取り囲むように部品を配置している。発光管の保持も丁寧で、反射板もうまく実装されている。

取り外したが、高電圧部はカバーや絶縁シートで保護されている。

専用リチウム充電器は安全のため特殊ねじでねじ頭が埋め込み外せないようになっている。6角レンチでも、ふつうのドライバーでもニッパでもアクセスできなかったが、ある方法で突破、ケースを開く。A面の長いリード線類などは樹脂で固定されている。1次側と2次側の混触防止と思われる。B面をみると、1次側と2次側は7mm以上沿面距離をとっている。距離のとれない部分にはスリットを基板に入れ、かつ隔離のプラスチック板が入っている。AC100V-AC240V対応なので、通常より沿面距離が長くとってある。外国旅行の際にはプラグアダプタさえ持ってけば良い。夢が膨らむ。

ICで充電制御をきめ細かくやっていると思われるが、ここでは追及しない。

ケース材質は事故消炎性。きちんとした作り。これなら不在時にも私は安心して充電できる。

一連の分解作業は、専門家として材料、電気安全に留意して確認しながら行った。分解後は、サンプルとして保存するもの、燃えるごみ、金属くずに分別して処理を行い、デジカメの分解を完了。

エンジニアたるもの、関連法規や世間一般の安全レベル、品質水準を常に更新しておくことが肝要であろう。

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ナミアゲハの幼虫はさなぎになって数日。山椒の葉で育ったからか、小ぶりの蛹。虫籠でもよく見ないとどこにいるかわからない。もし、羽化したら、羽が乾くころ外で虫籠の蓋を開けるつもりである。

Dezikameact005 ←コンパクトデジカメのアクチュエータ部品群。

デジカメの分解3(アクチュエータ編)

一番の大きなな場所をとっているのは、DCサーボモータ。ウォーム減速機のあと、平歯車数段で減速している。歯車、軸ともにプラスチック製であるが実にスムーズに動く。減速機部分にはフォトインタラプタが2個装着されているので回転方向の弁別を行っている。

左側上段には超小型の2相パルスモータのような構造のモーターが見える。

パルスモータ?の下と右側に回転ソレノイドらしきものが見える。目ざまし時計の1相パルスモータに似た形であるが、もっと小さい。各ユニットはFPCを介しそれぞれの場所にはめ込まれている。精密な樹脂モールドによる成形で見事に組み立てられている。シャッター関係のアクチュエータらしい。

他のユニットとともに、はんだ付けによる最終組み立てはしておらず、コネクタ接続が基本になっている。この構造ならユニット交換による修理は可能だろう。なお、各ユニットには点検マークなどが記入されているので、ユニット単位でチェックし最終組み立て工程に入るのだろう。

アナログエンジニアは自分の持つ精密時計ドライバーで殆ど無傷のまま、光学系以外は取り外すことが出来た。

見事な設計である。ここでもきちんと性能が出るべきして出るような構造になっている。

感心することしきり。しかし、こんな内部構造を一般の若者に見せても興味をひかないだろうな・・・・。今や使う側に立って、種々評論する人はいるが、高性能でかつ安価に入手できる時代に、理系の興味を引く展示、デモ、実験はとても難しい。まして、手作りで物を作り感動を取るには、周囲にあふれているハイテク製品の中では、その原理をきちんと理解できるレベルでないと難しいと感じる。

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008 ←小さな朝顔。一時は数種類の朝顔を咲かせていたが、今は小花の2種類だけになった。

コンパクトデジカメの分解2(基板編)

主基板は実装技術の粋を集めたような厚さ1mmの基板。子の厚みで6層程度以上ある。当然両面チップ部品搭載。

小亀基板上にはSiチップ直接搭載されている。LSIのパターンが無い面が見えているので、ボールバンプ接合?0.3mm-1mmのチップ部品の他に、多ピンチップ部品も見える。

サブ基板との接続は、ポリイミドFPCだが、サブ基板側は多層基板の中間層に直接接続されている。ボールバンプ? 初めて見る基板構造だ。携帯電話の高密度実装とは異なるポリーシーで作られている。

これで、何世代か前のコンパクトデジカメである。超高密度の金メッキコネクタを介して、各種アクチュエータ、センサなどに接続されている。ICのいくつかは専用品の様である。複数個所にチェックマークも見える。

コンシュマーユースの場合、誰でも何個でも買い分解できる。しかし、この部分は写真掲載は差し控えた。これだけ特殊な実装をしていればどこのメーカーかすぐ分かってしまう。

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アナログエンジニアにとって美しい基板である。精密自動部品搭載機を使わなければ組み立たない精密アナログ・デジタル混載基板だろう。これだけの実装とLSIを使用しているからその回路図は何階層にも分かれているものと推察する。そして、その設計を一人の人間が統括出来る域をすでに超えつつあるのが現在の回路技術であるとも思う。

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001 ←鉄砲ユリ。植えたわけではないが庭の何箇所かに咲いている。実生? 私は弓派なので弓ユリが良いのだが、そんな名前聞いたことがない。

デジカメの分解1(光学系編)

不注意でコンパクトデジカメの液晶パネルを壊してしまったので、本体を分解した。3倍ズーム、ファインダー付き、4Mピクセルの日本製旧型品。

1. 撮像素子:CCDは横幅1/4インチ程度、反射防止膜付きセラミックパッケージに収納されている。

2. 物面側から、メニスカス凹レンズ、メニスカス凸レンズ、張り合わせレンズ、青みがかった平板フィルタと白色の板の張り合わせ、5群7枚以上の構成ですべて反射防止コートのガラスレンズ。

3. ズーム機構はモータ駆動で、鏡筒に切られた溝とガイドピンで中間の2群が連動して動く。少なくとも1群は非線形に動き、単なる2次曲線ではない。

4. 鏡筒はすべてプラスチックで内面の要所は迷光防止の細かい凹凸があり、単純に軸方向へ型抜きできないが、周方向に抜いた痕跡は見当たらない。しかも、前面のレンズ保護シャッタ、絞り、シャッターが組み込まれている。見事なものである。ガラスレンズはたぶんプラスチックモールド時に精密位置決めされていると思われるが、レンズの取り外し時に破壊したので間隔は判らない。問題となりそうな手抜きはない。

5. 光学ファインダーは、4群4枚+プリズム2枚のプラスチックレンズ。

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アナログエンジニアの最初の就職先は光学メーカー。当然、カメラも設計している部門もあった。私の知る当時のカメラ設計者群は、カメラ大好き人間がほとんどで、自分たちがほれ込むカメラを目指しこだわりを持ってカメラの設計を行っていた。

自分たちが満足でき、使いやすく、マニアにも楽しい製品を目指して・・・・。そして、その光学技術や画像技術は今もデジタルカメラメーカー各社で花を咲かせている。と思う。

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昨日のアーチェリーの点数:70m36射=264、30m36射=295、30m18射=158

004 写真は、虎柄の敷物と茶トラ猫のツーショット。

本日の早朝の1枚。

普段、猫を入れていない書斎兼実験室を開けたら、我が家の茶トラが駆け込んできて、このワンシーン。猫の目が光っている。

薄暗い中でのワンチャンスのストロボ撮影です。

書斎兼実験室には噛まれたら困る計器のプローブ類が種々あるので、普段は猫を書斎に入れないようにしているが、今日は一瞬の隙をタイミングよく衝かれて、入り込まれてしまった。

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アナログエンジニアは基本的に猫科的行動様式をとる。

猫の運動能力は高いが、それ以上に感嘆するのは自分の能力限界をよく見きっている点や、寝ているように見えても、状況把握を常に怠らない。そして、ワンチャンスを物にするだけの忍耐力がある。猫は猫なりによく考えて行動している。

我が家の茶トラは室内飼いであるが、外出の機会を常にうかがっている。飼い主が外出する気配を察すると、玄関ドアが開いたとき脱出できるような位置に陣取る。そして、ドアの鍵を開く音とともにさらに間合いを詰め、ドアが少し開けば人より先に外に出ようとする。

当方は、猫がぎりぎり通れる開き加減のとき足元にやってくるので、そのタイミングで猫を捕まえ、もう一枚のドアの先にある居間に連れ戻す作戦だ。しかし、猫の方もその作戦を熟知しているので、絶妙のタイミングで脱出を狙う。猫の成功率は高くないが、猫の方も種々の工夫を追加してくるところが面白い。

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019 ←ピンクのミニバラ。去年の息子からの贈り物 、まだ、鉢植えのままだが、もう一輪蕾がついている。

少子高齢化に伴う社会的負担の再配分が求められている。

教育機関も例外ではない。

義務教育は別として、高校以降の教育は能力と意欲に応じて機会均等であるべきだと考えている。

大学レベルでは、下宿させて理系私立大学に通わせるなら、親が新人社員を一人直接雇うくらいの費用がかかる。しかも、下位大学では、高校レベルから再学習させざるを得ない。当然、大学で学べる内容が異なってくる。

大学入試も、その学科で必要な素養を必須として課さない大学も受験生集めのための施策としてまかり通っている。大学の自殺行為であろう。このような科目は、負担の多い数学・物理系に多くある。そして、入学後、大学側は手厚い補習授業でその欠落を補っている。補わざるを得ない。大学の質の低下である。

また、大学の講師陣は研究者を兼ねていることが多いからから、多くの先生方は大学院で研究者としての訓練を施す。鋭く狭い分野を扱うことが多い。これは、企業が求める人材像とは異なっている。

私は現在の大学の定員総数は多すぎると考えている。そして、下位大学を国費で支える理由はないと考える。なぜなら、大学・大学院で学ぶに足る意欲と資質を持つ学生の総数より大学院の定員がはるかに多いと思われる。

大学院での訓練の多くは研究者としての訓練が多い。そして、将来も研究者の道を志向することが多い。実務・企業では、研究職は一握りであり、かつ、研究テーマも時代とともに変遷を遂げる。必要なのは、課題を見出す感性と問題解決の実行力なのだ。

論文種になりにくい分野は、教える側の方も経験不足である。たとえば電磁気学を学んでマクスウエル方程式を知っていたとしても、インダクタを扱えなければ実学としては役に立たない。

それに加えて、身の回りにはハイテク家電品があふれ、子供たちはバーチャルの世界で遊ぶ。各種学問の基礎体験がかなり少ない。欠落している。

原理を知らないで、使う機器ほど怖いものはないが、その感性の伝承は希薄である。

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042_3 魚眼コンバージョンレンズとコンパクトデジカメで撮影した郵便秤。写真をクリックすると拡大像が表示されます。

回転指針で同芯円+四角のある被写体を選んだ。画像ひずみの特徴を知るためのテストパターンの代用。

×ばつ0.25で画角180度の3群4枚構成と書いてある。

通常の広角レンズは画像ひずみを極力排除する設計を目指すが、平面を平面に投影するのではなく、対象物を球面に見立てて、それを平面に投影するのだ。

丸いものは丸く写っているが、外周部で間隔が狭くなっている(黄色と水色の円と線は同じ間隔です)。秤の外形は正方形であるが強い樽形歪が生じている。秤を置いたのは四角い座布団で、外周ほど歪が大きいことが分かる。この様子は同じ高さの下側にある私の足(ほぼ秤の表示部と同じ大きさ)が細く写っていることでもわかる。

さらに、外周の白い載物台には縁に青色のにじみがはっきりと出ている。外周ほど色収差が大きいようである。IPDLで簡易検索しFタームを取得後、Fターム検索をかけ、魚眼レンズの基本構成が、物点側の1枚目がメニスカスの強い凹レンズであることを知る。

外周部で極めて大きく光線を一気に曲げている。光学の専門家でなくとも色収差の補正も難しいことは理解できる。

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A自動車のフロントサイドビューモニタは1カメラ方式に代わり、解像度がかなり落ちた。カーブミラーのない住宅地での安全確認には役に立たない代物とアナログエンジニアは考える。車を売ったディーラーの営業マンも認めている。

おそらく魚眼光学系を用いているのだろう。画像ひずみ補正ソフトを使用してカタログと同じ両サイドの画角を広角表示すると、問題のフロントサイドビューモニタと同様な画像の特徴・解像度の低下が認められる。

しかし、カタログのサイドビューの宣伝写真ははるかに鮮明で、しかも、イメージ図あるいははめ込み合成の文言もない。これは、不当景品類及び不当表示防止法第4条違反であると私は考える。大メーカですらこのようなことをする可能性があるのだ。

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012 ←小さな蛙。山椒の枝に乗っている。実は、この山椒の葉で、たぶん、ナミアゲハだと思うがその幼虫を飼っている。一

昨日、臭く水っぽいフンをした後、葉の下で緑色の蛹っぽい形に変わった。順調にいけば、あと10日ほどでアゲハへの変身が見られるかもしれない。

2石無安定マルチバイブレータの周期Tの計算式として、T=×ばつln(CR) をよく見かける。

この計算式は、一次遅れ回路を初期値-Vccから+Vccの電源で0Vまで充電する時間なのだ。ln2=0.69だが、多くの場合、有効数字2桁の設計式にはならない。

無安定マルチバイブレータで、BーE間にほぼ-Vccの逆電圧がかかる。ところが、最近の多くのトランジスタのB-E接合の降伏電圧が7V程度の物が多いので、電源電圧は5Vがふつうの選択枝となる。

この条件では、C-E間が0V-5V振幅は成立するとしても、転流する電圧VBEは0.6-0.7V程度である。従って、初期値はVcc-VBE≒-4.3V、これをVccで充電してVBEになったところで半周期となる。これをきちんと計算すると、10%近く計算値が長くなる。

それに、ベース抵抗RBとコレクタ抵抗RCの比は10-20倍程度なので、コレクタ電圧はRCと容量の積で充電されるので、充電電圧はステップ電圧ではない。この影響もある。

たかが無安定マルチバイブレータだが、その主要所元である発振周期すらも、一般的な公式丸暗記では十分な精度が出ないこともある。

アナログエンジニアは公式の丸暗記は基本的にやらない。公式を導く過程に、影響を及ぼす因子が隠されている。

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昨日のアーチェリー:90m=211、70m=256、50m=269、30m=301、各36射、Σ=1037点 なんとか1000点越え。

005 ←百日紅の接写。一花一花は小さいが間近で見るととてもあでやかな花。写真をクリックすると拡大像が出ます。

電子スイッチ、コイル、ダイオード、コンデンサ、負荷抵抗各1個で構成するDC-DCコンバータの基本構成は3種類ある。

降圧形、昇圧形、反転形(昇降圧形)が基本形だ。

多くの教本では、電子スイッチがONの状態での電流の増し分とOFFの状態での減少分が等しいとして定常状態の入出力関係を求めている(状態平均化法)。たとえば降圧形なら、Vo=D・Vp(Vo:出力電圧、D:ON:時比率、Vp:入力電圧)の結果が得られる。

この解法は前提として、1コイルを流れる電流が断続しないことと、21周期の間に出力電圧が相対的に小さい変動しかしない(コンデンサ容量値が大きい)ことを仮定している。

実際に設計してみると判るのだが、軽負荷の時、1の前提を守った設計はできず、コイルを流れる電流が断続する状態まで使わざるを得ない。

軽負荷での電流が断続する状態では、1周期の間のエネルギー収支で立式し連立方程式を解くと、入出力関係式が得られる。各形式について解くと、出力電圧を一定に保つにはオン時比率Dをちいさくする必要があることが分かる。

起動時の過渡特性や負荷急変時の過渡応答も十分な注意が必要だ。

アナログエンジニアはRoyer回路を含む2石式飽和形磁気マルチバイブレータを好んで使う。きちんと設計すれば、巻き数比に比例した絶縁された電圧が得られるためである。

DC-DCコンバータの場合、元電源が安定である場合が多いので、部品点数が少なく、かつコンデンサ容量をちいさくできる2石式磁気マルチバイブレータも有用であると考えている。

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003 ←猫のレリーフ。以前にも述べたが、我が家にはグッズを飾ると、一つの幸福がやってくるとの伝説がある。

本日の格言:「整理は分類から始まる」

同種の物が1か所にまとまっていないと、まとまっていない道具、物は必要な時にまず出てこない。その物はその時必要だから、やむなく購入すことになる。その結果、同じものが同じ用途のものがあちらこちらに存在することになる。

場所を2重、3重に占有するから、広くもない収容場所がさらに狭くなる。狭くなれば整理は難しくなる。

見える物の整理は良いが、見えない度合いに従って整理は難しくなる。

本や紙ベースの資料はまだよい。電子データなどは、さらに整理が難しい。もっとも困難なのは自分の頭の中の記憶の連想ツリーの整理である。

どの質の整理においても、アナログエンジニアは2つのことを心がける。

同じものは同じ場所に置く。複数の同機能のものは良い品質のものを残して一つにまとめる。

分類の階層はあまり深くしない。

電子データの場合は、暇を見て、その時点の集成版を作成しておく。その時点で最も詳細なデータを一つにまとめておけば、必要に応じて、目的に応じてごく短時間で用途別資料を作成できる。意識的にこの方法を使い始めてもう10年になる。

頭の中の整理のもう一つの側面は、たとえば、あるキーワードで連想される事柄に対して肯定的な要素(表の意味)と否定的な要素(裏の意味、課題)をワンセットにして記憶しておくことである。こちらの方はもっと時間がかかる。私はこの作業を学生時代に始めた。この結果、単なるキャンペーンに踊らされることは少なくなった。相手の知見も短時間で見えるようになった。

自分のための「分類」は各人の方法があるだろう。しかし、影と光を同時に連想できなければ賢くは生きていけないであろう。

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0_edited1 ←抵抗負荷インバータ回路の入出力電圧波形。

上段は0-5Vの制御信号、下段は10V電源470Ω抵抗負荷のコレクタ電圧波形。使用トランジスタは2SC1815(TO-92)

時間軸は0.2μs/DIV。

ベース抵抗は2.2kΩ。

ON→OFFへの遅延時間が0.5μsと長く、電圧の立ち上がり時間と立ち下がり時間がさほど違わない。普段見慣れたSW波形と若干異なる。

同じ回路をSPICE上で組んで、同一遅延時間になるように素子パラメータ探索。出発値のモデルとかなり異なった値を入れないと、遅延時間が伸びない。

おもに効くモデルパラメータはCJE(ベース・エミッタゼロバイアス接合容量)、TF(順方向ベース領域走行時間)で、その他細部の波形を再現するにはXTF(TFのバイアス依存性)、VTF(TFのVBE依存性)、CJC(ベース・コレクタ接合容量や容量の電圧依存性が含まれる。

VTFとXTFが曲者だが、今日は深追いせずに終了。

アナログエンジニアは、基本的にSPICEパラメーターを自分で変更しながらシミュレーションを行う。このような簡単な回路での実測とシミュレーション結果の比較は、SPICEパラメータのチューニングに役に立つ。逆の表現をすれば、SPICEパラメータの最小限の知識と理解がなければ、少し素子限界に近い能力で使う時には、自分の使う条件で実回路を基にして、必要な素子パラメータを合わせておく必要があるのだ。

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一昨日に洋弓200射したので、昨日、今日は運動はお休み。書きものと簡単な基礎実験をしていた。

014 ←秋の気配のする花。

数日前、ふと思い出して現役世代の回路屋さんに電話した。

電話の中で、製造業の設計者の2極化の話がでた。Aさんは、B株式会社のアナログ回路もデジタル回路もこなす設計者で、自宅に基板試作の部品、道具、測定器も保有する方である。

明るい声ではあったが、話の内容は結構深刻。それで、日程調整してリアルで会うことにした。久しぶりで会いたかった。

一昨日、その友が、「我が家のさち」のいない自宅に来訪、2人で種々の話しを交わした。

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最近、種々のメディアを読んで感じることがある。物つくりの源流である設計段階で、設計者の2極化が始まっているようだ。

実働の設計者と製品の目標仕様のみを提示する設計者との分化が進行していると感じる。仕様のみを提示する設計者?は本当に設計者なのか。

そのようなことが生じている会社の多くは派閥力学の中で、出世コースに乗るか、外れるかがが決まるケースが多い。典型的な大企業病である。

一方、設計も含めて徹底した現場主義、実績主義を貫いている会社も大小を問わず存在する。このような会社では、各人がリスクを背負って課題の早期発見が可能であり、その課題の解決が新しい製品開発に繋がる。

アナログエンジニアは声をかけるだけの人間は基本的に信用しない。部下に自分の設計のやり方を伝え、本人は自分にとって未知の課題に取り組む技術者がいなければ、船頭ばかりの組織になってしまう。私は、自分で自分を訓練しようとするエンジニアにエールを送りたいと願う。

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019 ←八重のひまわり。

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地球温暖化の問題を考慮しなければ、石油が無くなる時代が来てもまだ石炭がある。液体燃料は現在でも石油価格が高騰すれば、商業的に石炭からでも生成できる。化石燃料に依存しない安価なエネルギー源があれば、CO2問題は解決する。

現在のCO2問題は、数億年かけて蓄積した太陽エネルギーを、地球の歴史から見れば瞬時に消費していることに問題がある。日本は気候・風土の関係で日照時間や風に恵まれていない。

CO2を発生しないエネルギー源は、太陽電池、原子力が実用段階にある。

いま、原子力ではプルサーマル計画が進められている。核分裂するウラン235は相対的に少なく燃えないウラン238が多量に含まれている。ウラニウム238に中性子が当たれば、プルトニウムに変化し原子燃料として用いることが出来る。事実、商用炉のエネルギーの1/3程度は炉内で発生したプルトニウムの核分裂で得られるとされている。

MOX燃料は、再処理によって分離したプルトニウムを最初から燃料に混ぜて商用炉で燃焼させるもので、少し制御の高速化が求められると聞く。しかし、原子炉の制御特性の本質を変えるものではないと、アナログエンジニアは考える。その次の段階には消費したウラン等の燃料以上の原子燃料を生成する高速増殖炉FBRが存在する。

原子力発電の最大の問題点は某原子力発電所での、安全にかかわる機器の不調の中で運転した事例(人的問題)や高濃度放射性物質の封じ込め技術の未確立にあると考えている。

エコカーでは、ハイブリッド車や電気自動車が現在もてはやされているが、電池材料の資源および資源採掘に伴う環境への影響のことを考えると、本当に環境にやさしく効率のよいシステムか?私は疑問を持っている。

電気自動車なら、その充電用電気エネルギー源をどこに求めるのか、これも課題であろう。水素自動車とて同じ問題を抱えているのではないか。水素ガスは爆発限界が広くかつ爆発力が強い。扱うには資格が必要であるとともに安全確保の施策が重要であろう。

製鐵では、日本のCO2の10%を超える発生量があるが、低廉で循環可能な大規模エネルギー源があれば、炭素を循環使用できる。Heを冷却材に用いた高温ガス炉が実用化されれば直接製鉄の可能性も示唆されている。

資源量と環境とエネルギー問題は相互に絡み合っている。

まだ、十分咀嚼した検討ではないので、種々のコメントをお待ちいたします。

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008_edited1 ←やっと咲いた園芸種の鷺草の花。翼の部分、頭部もさることながらピンと立った尾の部分も美しい。

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スプレー缶、完全に使い切ったと思ってもまだガスは残っているものも多い。

少しガスが残っているときに、スプレー缶に穴を穿けると、缶が冷たくなっているのが判る。断熱膨張と気化熱により缶が冷却されるのだ。

廃棄の際に生じるこの現象が、冷蔵庫やエアコンの原理と同じだと感じられる子供たちがいかほどいるだろうか。いや、多くの大人たちもそれを感じることは少ないだろう。

スプレー缶に穴を開け、ガスを放出した時の冷感を知ることは、熱学の基本体験であろう。

理科離れの子供たち、多くの子供たちがこのような原体験を持っていない。彼らの多くは電子ゲームやインターネットの仮想空間で生活し、観察力が鈍っているのではないか。

今は夏休み、様々な場所で理科離れを食い止めるための催しが行われて、見せる実験や体験学習なども広く行われている。しかし、人間の5感を磨いておかなければ、観察力は向上しない。

まして、目に見えない電子回路の世界の基本を伝えることは、もっと抽象度が高い。しかも、身辺には高度な電子機器に囲まれて生活しているので、通信が出来、自動でさまざまな計測・制御が行われていることに無関心である。

そのなかで、自分の子供たちに、様々な理科的体験をさせている親たちも存在する。

現在のアナログエンジニアは1kg-2kgf程度の力覚のトレーニングを毎日複数回行っている。お湯を沸かす時、魔法瓶+マグカップ1杯分の水をやかんにきっちり入れることを目標にしている。だいぶ手加減での精度が向上してきた。

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020 ←名前は判らない。ダリアのような雰囲気の花である。

発振は帰還率+1の正帰還の時に生じる。発振条件に余裕があるような寄生発振では、正弦波と程遠い歪んだ波形が観測される。

寄生発振は、発振を意図して構成した回路ではないときには、厄介ものである。制御の理論の初歩と寄生素子の付く位置を知らない場合には対策は試行錯誤。嫌なものである。

リニアアンプで入出力関係の直線性が良くないときには、寄生発振を疑ってみる必要がある。オシロスコープのプローブを接続するだけで発振が停止し、直線性が良好に観測されることもある。

回路の中のトランジスタが低い電流で動作する場合に発振することもあれば、最大出力付近で発振することもある。しかも、温度が高いときにのみ発振することすらある。

アナログエンジニアはインバーテッドダーリントンやソースフォロワなどでも寄生発振を経験している。

精密アナログ回路ではむやみに帯域を広げることはないが、それでも小信号ステップ応答はダイナミックレンジの上下限を含む何点かで取得することは怠らない。ステップ応答の波形から発振余裕をある程度知ることはできる。

そして、危なそうな部分には発振対策用の部品を挿入するためのパターンをあらかじめ作っておく。

発振させたいときに発振しないこともあれば、発振させたくないときに発振する。これも技術の宿命か・・・。

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002 ←景品のスケルトン電卓を展開した写真。

照明用麦球がいくつか付いている。

モノつくりでしか生きていけない日本で,モノを作る若い世代が減少している。

時代の流れか・・・。

資源高,食料高,少子高齢化は長期的に見れば,日本の必定。それに低炭素化世界の到来。

世界の富の再配分の時代。何をすべきかはわかっているつもりだが,なにが出来るかは私にはよく見えていない。

それに対応する有効な長期的施策は政府・官僚からは見えてこない。出てくるのは不祥事,言い訳ばかり。大学の研究者的訓練だけが,総てではない。学会発表・論文の多くは,技術の光は述べるが,影の部分に切り込む著述は足りていない。研究者を育てる訓練と,設計者を育てる訓練とはかなり異なる部分がある。それ故,大,中企業ではかなりの教育を何年もやっている筈だ。

・・・・

大学全入,アナログエンジニアは貴重な税金を投入して総ての大学を今の形態で救済・維持する必要はないと考えている。高校数学の初歩もできない理系人間にも国費を投じて,無駄に近い訓練を施し続けるのか。むしろ,モノつくりを体得させる形態があってもよいと思う。

高校で最小限必要なスピードで学ぶことができなかった人は,むしろ,匠の世界で修練する方が幸せかもしれない。

匠の世界は根気と根性と感性で勝負できる世界である。そこにも美しい世界がある。

今,子供を一人,下宿させて私立大学の理工系で学ばせると,親が大卒新人を直接一人雇っているくらいのお金がかかる。2人なら,大企業の部長クラスでも負担するに容易ではない膨大な金額である。

高齢化の問題は,医療・介護に多くの医療・福祉関係のコストを要するが,政界からはその財源構想が見えてこない。官僚システムの効率化は当然だろうが,その後に増税が来るのが筋で、社会インフラの劣化とともに維持補修も数年後には重い負担となるだろう。

人口1億の食料も含めて無資源国である日本が,その数倍・10倍の人口を持つ国の住民のハングリー精神と選抜された資質の集団に伍していけるか。日本の戦略を知恵を出し合って考えることが大切だと思う。

幸いなことに,再びハングリー精神とあくなき探究心を持ち,一生懸命学び鍛えている若年層が増えている。そこに希望の光が見える。

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004

←庭の雑草:どくだみの花。

以下は素人的素朴な疑問である。

日本では超伝導磁石を用いた高速鉄道が研究されている。

金属系超伝導コイルを,超伝導状態に維持するには液体Heが必要だと思うが。

地上には超伝導磁石のピッチ(間隔)に対応した膨大なCuのコイルとパワー半導体によるインダクタンス負荷の制御装置が必要だと思うが。

He,Cu,ニオブの資源量は大丈夫なのか。

液体Heが高価であることは承知している。長編成の列車を実用的に走らせるにはまだ数々の技術課題があるだろう。しかし,リニア設備に伴う資源の問題に関する情報はあまりにも少ない。Heひとつにとっても,車載の液体He温度まで冷却する装置の電力を軌道側コイルから得るにはそれなりの技術が必要であるが,この辺の技術はできているようである。

地上10cmに電磁力で浮上させ,それと同程度に左右の軌道制御を行うことはJRが選んだ道である。常電導コイルを利用した他国の道とは異なる。

現在では夢のリニア新幹線,技術も資源も開示されている情報は,プロジェクトの規模に比べ少ないような気がする。東京-名古屋間を時速560kmで結ぶ。実用化されたときに運賃は一体いくらになるのだろうか。

しかも、最近の報道では、時期は明示されていないが、リニア新幹線開通の暁にはのぞみは少なくとも品川-名古屋間が廃止になるとのことである。

それにしても,公表された3ルートの2つが異常に曲げられているのが気にかかる。

本来の目的からすれば、工事費が最も安く、最短ルートの選択が妥当だと素人的には思える。

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017 ←芙蓉の花に似た?西洋種の花。写真をクリックすると拡大像が出ます。

最近モンスタークレーマーという言葉を時々耳にする。正義感を振りかざして、仔細なことに文句をつけ、その内容を公表するタイプの文句屋(言いがかり屋)である。

アナログエンジニアは、一歩間違えば、一言間違えばモンスタークレーマーと受け取られかねない世界も知っている。

モンスタークレーマーと応待する窓口の方はさぞかし大変であろう。胃が痛むほどのストレスを感じることもあるだろう。

しかし、モンスタークレーマーに対応する言葉として、モンスターお客様相談室なども存在する。このような顧客窓口では、問題点をきちんと論理的に説明し立証してもまともな回答をせず、すでに確認済みと伝えてある作業をやれという。このようなお客様相談室を、私は、実態はお客様撃退室と呼びたい。

論理的な矛盾があるから、循環論法、たらいまわしで,何度相談しても、同じことの繰り返しである。お客様相談室が問題点を承知していて、嘘をついて責任を逃れようとしている場合が結構あるのだ。

機能しない、あるいは社会通念に反して機器の一部の機能が時の流れとともにサポートされない場合もあるのだ。

一方では、とことん、サポートしてくれる機器もあるのだ。私の使っていたプリンタなどは、パソコンのOSが2世代代わってもきちんとドライバーのバージョンアップをしてくれた。コンパクトデジカメもパソコンの仕様が変わっても対応してくれていた。

車軸の欠陥を隠していた自動車会社は、顧客の整備不良と決めつけリコールを怠った。そんな例もある。車のユーザーもさぞかし腹立たしかったであろう。それ以上に、そのために事故に巻き込まれた方の無念さは計り知れない。このような顧客対応しかできないお客様相談室は、客に顔をむけているのではなく、社内力学の中でしか生活していないのではないか。犯罪的存在である。名付けて「お客様撃退室」あるいは「お客様撃退窓口」。

その一方で、中小企業であるが、保証期間がはるかに過ぎているにも関わらず、自信を持って修理/機能回復をしてくれる会社も多数存在する。しかも、料金は後払い。

いま、愛用しているS社のライターもその一つである。

セールストークでうまい話をして儲けた分、隠した弱みが反動となって自社に戻る。

個人経営とても同じ。一度でも自分のテリトリーを超えて仕事を引き受けると、後始末が大変。自分が通用する技術分野を超えて、技術指導・教育はできないのだ。

今は、どうなっているか知らないが、技術士などの面接のある資格試験では、ほめあげておいて、被面接者のテリトリーを超えて答えさせその反応を見る手法も存在するのである。

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008 ←淡いピンクのユリに似た花。葉は春に出て今は無くなっている。西洋の栽培種だが名前は判らない。

アナログエンジニアは、有機化学に関しては基礎を大学で学んだ程度しか知らない。

しかし、長さ5cmほどの一片のプラスティックのテープの現品から、テープ会社と型番を特定し、そのテープ一巻を入手する程度のことはできる。

まず、テープの幅を小型ノギスで測る。厚みをマイクロメータで測る。

次に粘着性を把握。今回のものは、感圧粘着剤が塗布されている。

次に、肌触りを指で確かめる。非常に滑らかだからフッ素樹脂系らしい。色合いは茶色味を帯びている。引っ張ってみると幅方向に収縮しながら伸び、かつ白濁する。異方性延伸が行われている。

最後にライターで燃やし、においと燃え方、残滓を見る。

テープと言えばN電工。そこの窓口に電話して「こんな特殊テープ、御社で作っていませんか?」。技術担当に電話を回してくれる。

それで、先ほど確認したテープの情報を伝えると、候補をいくつか上げてくれる。サンプルを送ってくれた。

最終結果は、N電工製 ニトフロン粘着テープ、耐炎性のNo.903UL。昼間の休憩時間を使っての調査。1週間ちょうどで製品を入手できた。

現品は、高電圧絶縁用テープらしいが、私の用途は、アーチェリーの矢筈を番える部分:ノッキングポイントのテーピング。滑らかで、感圧接着なので効率よくノッキングポイントを作成でき、かつ必要なら簡単に取り外すことが出来る。

一番の難関は、取り扱い商社からの発注。個人対象の会社ではなかったが、営業所長の一声で購入できた。

さすがトップメーカだけのことはある。個人客といえども親切に対応してくれる。私はN電工のこの製品群を一生忘れることはないだろう。これが、トップメーカーの見事な対応能力である。それに比べ、先のエントリーで述べたXX自動車のフロントサイドビューカメラの性能不足への対応はあまりにも悪い。

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007 ←近所の花、パイナップルリリー。珍しいので許可を得て撮影。上に葉っぱが生えており、緑を帯びた薄黄色の花が密生している。少し細長いが、遠目にはパイナップルそっくり。

オペアンプの基本回路の一つである加減算器。通常はVout=V2-V1の演算を行う。V1入力は、利得-1の反転増幅器同様な形式で、オペアンプの-入力端子に入力抵抗R1と帰還抵抗R2を接続。+入力端子にV2をR3、R4で分圧して入力する。すべての抵抗をRとすると、加減算器になる。

6本の抵抗を用いた4入力加減算器もある。全抵抗をRとし、-入力端子に2本の抵抗R を経由してV1とV2を入力。

同様にV3とV4入力を抵抗Rを介して、+入力端子に接続、同時にGND間もRで終端すると

出力」Vo=V3+V4-V1-V2の入出力関係が得られる。

アナログエンジニアはVo=a・V3-b・V1-c・V2の演算を複数回実戦使用しているが、4入力回路の解析を行ったのは、ごく最近のことである。

加減算の係数を1にしないときには、2入力加減算器以外は、抵抗比が複雑になりすぎる欠点がある。

それにしても、言葉だけで結線状態を表現するのは結構大変。

でも、回路図も普段見慣れた記載法以外だと、上記のような結線状態をきちんと覚えてないと、パターン認識できなくなる傾向が強い。

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昨日は一人で洋弓のシングルラウンドをやった。練習6射を含めて150射。

結果はですね〜 90m:221 70m:271 50m:264 30m:309 Σ=1068点。満足、満足。

カロリーメイトを随時食べながらの射、昼飯をまともに食べると射形が崩れやすいので・・・。

_0001 「色彩心理学入門」大山 正著、中公新書1169、1994初版、2008(7版)、ISBN4-12-101169-4、760\+税。

国立西洋美術館の売店で購入した本。

副題には「ニュートンとゲーテの流れを追って」の表記があるが、色彩研究の歴史からマンセルの色立体、国際照明委員会(CIE)の色度図の意味まで広く網羅している。

見識豊かな書である。

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普段何気なく色の「3原色」という言葉を使い、RGBを用いた可色混色を利用している。なぜRGBなのか、この書はそんな疑問に実証的に答えてくれる。

人間の網膜の3種類の錐体(感色細胞)がRGBのスペクトルに反応するので、中間色たとえば黄色は赤と緑の加色混色により表現することが出来る。

では、3種類の錐体の一部の感度が0あるいは低下した場合には、どのような色の世界が見えるのか、この本はそんな疑問にも答えてくれる。(色盲、色弱)

光の3原色は人間のもつ光の波長に対する刺激を基にして、成り立っている。人間世界の中でのみ成立する感覚の世界である。感色細胞が4種類あるなら、まったく違った世界となり、人の3原色の世界よりも変化に富む世界となることをこの本は示唆している。

他の生物では、人間とは異なる波長に応答する場合もあり、色とは何かを深く考える良い機会となった。

この本を読み思い出したことがある。

ある健康施設の喫煙コーナーでは、そこに集まる人の肌の色がどす黒くいかにも不健康そうであった。アナログエンジニアは一瞬どきりとした。このコーナーでは、青色の蛍光灯が使われており、肌の色の補色なので、明るい割に肌の色が汚く見えるのである。

逆のケースもある。食品売り場などでは、たとえば肉を売っているコーナーではふつうに暖色系の照明が使われており、自宅で見るよりおいしそうに感じられる。

色彩によるマジックである。

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Fs1012 ←某大手自動車メーカーの準高級車のフロントサイドビューモニタ画像。昼間の好条件下での撮影。

写真をクリックすると拡大画像が表示されます。ぜひ見てください。

アナログエンジニアはこのフロントサイドビューモニタは役に立たない不良品と考えている。このブログの読者でフロントサイドビューモニタ装着車を使っている方、ぜひご意見をお寄せください!! お願いします。

アナログエンジニアの画質評価は以下の通り。(旧形車よりかなり画質解像度とも低下)

1 ×ばつ100程度。写真がぼけているわけではありません。液晶画面の埃がきちっと映っており、画面の縁が鮮明に出ているので、モニタ画像その物が悪いのです。画像のざらつきもあります。

フロントサイドビューモニタは、住宅地などの狭い十字路や車庫出しの時に、車のノーズをあまり突き出さないで左右の障害物、特に車や自転車、および左右からの歩行者の近接を早期発見するための安全補助装置であると考えている。

従って、危険を感じたら後退する余裕時間が必要。確認、後退に3秒くらいの時間はほしい。車なら、自車から約30mで視認できる必要がある。しかし、このモニターではぼんやりと物体が見えるか見えないかである。形状は認識に時間がかかるほどぼやけている。

自転車なら、10-15mで乗っている人が子供か大人か確認したいが、このモニタではダメ。

2 画角が狭い。特に左サイドが見えていない。サイドビューというからには、カメラ位置から見て真横が見えるべきだが、左側に10-20度ほど死角がある。人は多く右側、車から見て左側から歩いてくる人が良く見えないことを意味する。

3 画像歪がかなり大きい。ふつうのデジカメのビデオモード広角でもこれほどの画像ひずみはない。(対比は自分のコンパクトデジカメ)

4 ×ばつ50程度か。

5 色の階調がプアーである。特に緑、黄色の演色が出ていないし、パイロンの赤も鮮明でない。

6 存在していなし物体が表示されている。アーチファクト!

7 少し距離があるとボール程度のものは視認不可能。

こんな代物が市中に出ているのですよ。私は猛烈に不満。それも安くはない新型車ですよ。目下、改善をディーラに依頼中だが、1回目のカメラ交換、画質調整でこの写真の品質。

このフロントサイドビューカメラは、モデルチェンジで左右2カメラで今回1カメラに変更されて、撮像素子もCCDではなく旧式?のMOSタイプ&画像ひずみを画像処理で補正しているとの話である。

私は、1カメラで180度撮影できるレンズは魚眼カメラしか知らない。後ろや真横からくる光を捉えることのできるレンズはふつうは考えにくい。出来たとしても、必然的に画面周辺は強く圧縮された画像となる。それを無理に補正しようとすれば、何かが犠牲となる筈。

新型準高級車にこのような技術的に無理あるいは素姓の悪い方式をとる「技術のXX自動車株式会社」の技術的見識不足と品質管理システムの機能不全を私は強く感じている。

なお、ディーラーは口頭ではフロントサイドビューモニタとしての機能を満足していないことを認めている。

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_0001 ←プッシュプルDC-DCコンバータ回路のイメージ図

この例では、DC電源をSW1またはSW2がオンのとき、フォワードコンバータと同様にL3側へ電力を供給する。

この回路形式ではフォワードコンバータの回生コイルもスイッチングする方式とほぼ同じである。

各スイッチが同時にオンになる(クロスカレントコンダクション)と短時間のうちに大電流がながれ焼損に至るので、同時オンは絶対に避けなければならない。

通常L1,L2は一つのコイルに同じ巻き数で形成される。

先の理由で、両SWがオフの期間が存在するので、その期間に電流の経路を確保するため、各SWに逆並列のダイオードを付加する。

最近のパワーFETは寄生ダイオードがこの位置につくので、このダイオードを利用すれば意識することなく動作する回路となる。L3側が無負荷のときの定常状態では、各SWは回生電流が電源側に流れ、0電流を経由して励磁モードとなる。

この回路の実用的な理解は、SWがオフの時の挙動をL3のない状態で励磁とリセットの動作をよく検討することにより得られる。

アナログエンジニアは、先のクロスカレントコンダクション(CCC)の怖さをよく知っているので、失敗することはない。しかし、某有名教授監修のXXX電源ハンドブックの表1.1にはプッシュプル型:「トランスが直流励磁されるので殆ど用いられない」の記載がある。分担執筆者の見識を疑う。私はこの回路形式をしばしば使用する。解析も正確にできる。

この回路方式はCCCの防止が出来ていると、非常に高出力までの設計がやりやすく、かつ双方向に低インピーダンスの出力が得られる重宝な回路でもある。

否定表現はよほど注意して記述しないと、すぐに間違いを起こす。一つ肯定的例外を見つけるだけでよいからな。否定の証明は非常に難しい。

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039_edited1_3 写真は昨日の月の超超望遠撮影。ノートリミングです。

35mmフィルム換算で約5000〜6000mm相当の超超望遠撮影。

2L版に印刷した画像の細部は0.3〜0.5mm程度まで見えているので、使用した望遠鏡のほ理論分解能近くの解像度が出ている。

×ばつ30倍広視野接眼レンズ、コンパクトデジカメ使用。

理論分解能は2秒角。100m先の小ねじの形状が判る程度の角度。

携帯可能な一般的な写真3脚を使用したので、シャッターを押すだけで画面の半分程度揺れる。

当然、タイマー使用。

撮影は夜8時過ぎ、月がほぼ南中時刻と言う条件は半月過ぎなのでいつも同じような構図となってしまう。

月は地球の昼間より少し暗いだけなので、オートフォーカス、オート露出が効くので、良質の望遠鏡とカメラの光軸さえ出ているれば、デジカメコンパクトでこのような写真が撮れる。ここまで拡大すると、月の表面には凹凸が結構あることを改めて感じる。

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