電圧 制御 発振器 回路 図 | 新生児 寝息 苦 しそう
2019-07-22 基礎講座 技術情報 電源回路の基礎知識(2) ~スイッチング・レギュレータの動作~ この記事をダウンロード 電源回路の基礎知識(1)では電源の入力出力に着目して電源回路を分類しましたが、今回はその中で最も多く使用されているスイッチング・レギュレータについて、降圧型スイッチング・レギュレータを例に、回路の構成や動作の仕組みをもう少し詳しく説明していきます。 スイッチング・レギュレータの特長 スマートフォン、コンピュータや周辺機器、デジタル家電、自動車(ECU:電子制御ユニット)など、多くの機器や装置に搭載されているのがスイッチング・レギュレータです。スイッチング・レギュレータは、ある直流電圧を別の直流に電圧に変換するDC/DCコンバータの一種で、次のような特長を持っています。 降圧(入力電圧>出力電圧)電源のほかに、昇圧電源(入力電圧<出力電圧)や昇降圧電源も構成できる エネルギーの変換効率が一般に80%から90%と高く、電源回路で生じる損失(=発熱)が少ない 近年のマイコンやAIプロセッサが必要とする1. 0V以下(サブ・ボルト)の低電圧出力や100A以上の大電流出力も実現可能 コントローラICやスイッチング・レギュレータモジュールなど、市販のソリューションが豊富 降圧型スイッチング・レギュレータの基本構成 降圧型スイッチング・レギュレータの基本回路は主に次のような素子で構成されています。 入力コンデンサCin 入力電流の変動を吸収する働きを担います。容量は一般に数十μFから数百μFです。応答性を高めるために、小容量のコンデンサを並列に接続する場合もあります。 スイッチ素子SW1 スイッチング・レギュレータの名前のとおりスイッチング動作を行う素子で、ハイサイド・スイッチと呼ばれることもあります。MOSFETが一般的に使われます。 図1. 降圧型スイッチング・レギュレータの基本回路 スイッチ素子SW2 スイッチング動作において、出力インダクタLと負荷との間にループを形成するためのスイッチ素子です。ローサイド・スイッチとも呼ばれます。以前はダイオードが使われていましたが、最近はエネルギー変換効率をより高めるために、MOSFETを使う制御方式(同期整流方式)が普及しています。 出力インダクタL スイッチ素子SW1がオンのときにエネルギーを蓄え、スイッチ素子SW1がオフのときにエネルギーを放出します。インダクタンスは数nHから数μHが一般的です。 出力コンデンサCout スイッチング動作で生じる出力電圧の変動を平滑化する働きを担います。容量は一般に数μFから数十μF程度ですが、応答性を高めるために、小容量のコンデンサを並列に接続する場合もあります。 降圧型スイッチング・レギュレータの動作概要 続いて、動作の概要について説明します。 二つの状態の間をスイッチング スイッチング・レギュレータの動作は、大きく二つの状態から構成されています。 まず、スイッチ素子SW1がオンで、スイッチ素子SW2がオフの状態です。このとき、図1の等価回路は図2(a)のように表されます。このとき、出力インダクタLにはエネルギーが蓄えられます。 図2(a).
差動アンプは,テール電流が増えるとゲインが高くなります.ゲインが高くなると 図2 のV(tank)のプロットのようにTank端子とBias端子間の並列共振回路により発振し,Q 4 のベースに発振波形が伝わります.発振波形はQ 4 からQ 5 のベースに伝わり,発振振幅が大きいとC 1 からQ 5 のコレクタを通って放電するのでAGC端子の電圧は低くなります.この自動制御によってテール電流が安定し,V(tank)の発振振幅は一定となります. Q 2 とQ 3 はコンパレータで,Q 2 のベース電圧(V B2)は,R 10 ,R 11 ,Q 9 により「V B2 =V 1 -2*V BE9 」の直流電圧になります.このV B2 の電圧がコンパレータのしきい値となります.一方,Q 4 ベースの発振波形はQ 4 のコレクタ電流変化となり,R 4 で電圧に変換されてQ 3 のベース電圧となります.Q 2 とQ 3 のコンパレータで比較した電圧波形がQ 1 のエミッタ・ホロワからOUTに伝わり, 図2 のV(out)のように,デジタルに波形整形した出力になります. ●発振波形とデジタル波形を確認する 図3 は, 図2 のシミュレーション終了間際の200ns間について,Tank端子とOUT端子の電圧をプロットしました.Tank端子は正弦波の発振波形となり,発振周波数をカーソルで調べると50MHzとなります.式1を使って,発振周波数を計算すると, 図1 の「L 1 =1μH」,「C 3 =10pF」より「f=50MHz」ですので机上計算とシミュレーションの値が一致することが分かりました.そして,OUTの波形は,発振波形をデジタルに波形整形した出力になることが確認できます. 図3 図2のtankとoutの電圧波形の時間軸を拡大した図 シミュレーション終了間際の200ns間をプロットした. ●具体的なデバイス・モデルによる発振周波数の変化 式1は,ダイオードやトランジスタが理想で,内部回路が発振周波数に影響しないときの理論式です.しかし,実際はダイオードとトランジスタは理想ではないので,式1の発振周波数から誤差が生じます.ここでは,ダイオードとトランジスタへ具体的なデバイス・モデルを与えてシミュレーションし, 図3 の理想モデルの結果と比較します. 図1 のダイオードとトランジスタへ具体的なデバイス・モデルを指定する例として,次の「」ステートメントに変更します.このデバイス・モデルはLTspiceのEducationalフォルダにある「」中で使用しているものです.
DASS01に組み込むAnalog VCOを作りたいと思います。例によって一番簡単そうな回路を使います。OPAMPを使ったヒステリシス付きコンパレーターと積分器の組み合わせで、入力電圧(CV)に比例した周波数の矩形波と三角波を出力するものです。 参考 新日本無線の「 オペアンプの応用回路例集 」の「電圧制御発振器(VCO)」 トランジスタ技術2015年8月号 特集・第4章「ラックマウント型モジュラ・アナログ・シンセサイザ」のVCO 「Melodic Testbench」さんの「 VCO Theory 」 シミューレーション回路図 U1周りが積分器、U2周りがヒステリシス付きコンパレーターです。U2まわりはコンパレーターなので、出力はHまたはLになり、Q1をスイッチングします。Q1のOn/OffでU1周りの積分器の充放電をコントロールします。 過渡解析 CVを1V~5Vで1V刻みでパラメータ解析しました。出力周波数は100Hz~245Hz程度になっています。 三角波出力(TRI_OUT)は5. 1V~6.
SW1がオンでSW2がオフのとき 次に、スイッチ素子SW1がオフで、スイッチ素子SW2がオンの状態です。このときの等価回路は図2(b)のようになります。入力電圧Vinは回路から切り離され、その代わりに出力インダクタLが先ほど蓄えたエネルギーを放出して負荷に供給します。 図2(b). SW1がオフでSW2がオンのとき スイッチング・レギュレータは、この二つのサイクルを交互に繰り返すことで、入力電圧Vinを所定の電圧に変換します。スイッチ素子SW1のオンオフに対して、インダクタLを流れる電流は図3のような関係になります。出力電圧Voutは出力コンデンサCoutによって平滑化されるため基本的に一定です(厳密にはわずかな変動が存在します)。 出力電圧Voutはスイッチ素子SW1のオン期間とオフ期間の比で決まり、それぞれの素子に抵抗成分などの損失がないと仮定すると、次式で求められます。 Vout = Vin × オン期間 オン期間+オフ期間 図3. スイッチ素子SW1のオンオフと インダクタL電流の関係 ここで、オン期間÷(オン期間+オフ期間)の項をデューティ・サイクルあるいはデューティ比と呼びます。例えば入力電圧Vinが12Vで、6Vの出力電圧Voutを得るには、デューティ・サイクルは6÷12=0. 5となるので、スイッチ素子SW1を50%の期間だけオンに制御すればいいことになります。 基準電圧との比で出力電圧を制御 実際のスイッチング・レギュレータを構成するには、上記の基本回路のほかに、出力電圧のずれや変動を検出する誤差アンプ、スイッチング周波数を決める発振回路、スイッチ素子にオン・オフ信号を与えるパルス幅変調(PWM: Pulse Width Modulation)回路、スイッチ素子を駆動するゲート・ドライバなどが必要です(図4)。 主な動作は次のとおりです。 まず、アンプ回路を使って出力電圧Voutと基準電圧Vrefを比較します。その結果はPWM制御回路に与えられ、出力電圧Voutが所定の電圧よりも低いときはスイッチ素子SW1のオン期間を長くして出力電圧を上げ、逆に出力電圧Voutが所定の電圧よりも高いときはスイッチ素子SW2のオン期間を短くして出力電圧Voutを下げ、出力電圧を一定に維持します。 図4. スイッチング・レギュレータを 構成するその他の回路 図4におけるアンプ、発振回路、ゲートドライバについて、もう少し詳しく説明します。 アンプ (誤差アンプ) アンプは、基準電圧Vrefと出力電圧Voutとの差を検知することから「誤差アンプ(Error amplifier)」と呼ばれます。基準電圧Vrefは一定ですので、分圧回路であるR1とR2の比によって出力電圧Voutが決まります。すなわち、出力電圧が一定に維持された状態では次式の関係が成り立ちます。 例えば、Vref=0.
振動子の励振レベルについて 振動子を安定して発振させるためには、ある程度、電力を加えなければなりません。 図13 は、励振レベルによる周波数変化を示した図で、電力が大きくなれば、周波数の変化量も大きくなります。 また、振動子に50mW 程度の電力を加えると破壊に至りますので、通常発振回で使用される場合は、0. 1mW 以下(最大で0. 5mW 以下)をお推めします。 図13 励振レベル特性 5. 回路パターン設計の際の注意点 発振段から水晶振動子までの発振ループの浮遊容量を極力小さくするため、パターン長は可能な限り短かく設計して下さい。 他の部品及び配線パターンを発振ループにクロスする場合には、浮遊容量の増加を極力抑えて下さい。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) 式2より「ω=2πf」なので,共振周波数を表す式は,(a)の式となり,Tank端子が共振周波数の発振波形になります.また,Tank端子の発振波形は,Q 4 から後段に伝達され,Q 2 とQ 3 のコンパレータとQ 1 のエミッタ・ホロワを通ってOUTにそのまま伝わるので,OUTの発振周波数も(a)の式となります. ●MC1648について 図1 は,電圧制御発振器のMC1648をトランジスタ・レベルで表し,周辺回路を加えた回路です.MC1648は,固定周波数の発振器や電圧制御発振器として使われます.主な特性を挙げると,発振周波数は,周辺回路のLC共振回路で決まります.発振振幅は,AGC(Auto Gain Control)により時間が経過すると一定になります.OUTからは発振波形をデジタルに波形整形して出力します.OUTの信号はデジタル回路のクロック信号として使われます. ●ダイオードとトランジスタの理想モデル 図1 のダイオードとトランジスタは理想モデルとしました.理想モデルを用いると寄生容量の影響を取り除いたシミュレーション結果となり,波形の時間変化が理解しやすくなります.理想モデルとするため「」ステートメントは以下の指定をします. DD D ;理想ダイオードのモデル NP NPN;理想NPNトランジスタのモデル ●内部回路の動作について 内部回路の動作は,シミュレーションした波形で解説します. 図2 は, 図1 のシミュレーション結果で,V 1 の電源が立ち上がってから発振が安定するまでの変化を表しています. 図2 図1のシミュレーション結果 V(agc):C 1 が繋がるAGC端子の電圧プロット I(R 8):差動アンプ(Q 6 とQ 7)のテール電流プロット V(tank):並列共振回路(L 1 とC 3)が繋がるTank端子の電圧プロット V(out):OUT端子の電圧プロット 図2 で, 図1 の内部回路を解説します.V 1 の電源が5Vに立ち上がると,AGC端子の電圧は,電源からR 13 を通ってC 1 に充電された電圧なので, 図2 のV(agc)のプロットのように時間と共に電圧が高くなります. AGC端子の電圧が高くなると,Q 8 ,D1,R7からなるバイアス回路が動き,Q 8 コレクタからバイアス電流が流れます.バイアス電流は,R 8 の電流なので, 図2 のI(R 8)のプロットのように差動アンプ(Q 6 ,Q 7)のテール電流が増加します.
赤ちゃんの鼻に鼻くそが詰まって、息苦しそうに見える時があります。取ってあげたいけれど、小さな鼻の中をお手入れするのは難しそう…。取ろうとして傷つけてしまうかもしれないし、そもそも赤ちゃんの鼻くそは取ってあげた方がいいのでしょうか? 日常の何気ないことだけれど気になる赤ちゃんの鼻くそについてまとめました。 ・鋭い胸痛 (息を吸うとき) ・息苦しさ. 肺の動脈に血栓が詰まる。血栓の多くは足の血管でできたもの. 肺塞栓症 (エコノミークラス症候群) ・胸痛 (ピリピリ感、肋間神経痛) ・皮膚に赤みや小さな水疱が帯状にたくさんできる.
赤ちゃん・新生児の鼻くその色って重要？茶色、緑色、黄色、白色だけど大丈夫？ | Asami-Mama
しょっちゅう鼻くそが詰まっていました。 鼻の穴が小さい分すぐに穴が埋まってしまって、見た目にも息がしにくそうです。 かといって口を開けて息をしている様子もなかったので, 「これは十分に呼吸が出来ているんだろうか?本人も私も気付かないうちに呼吸が止まっていたりしないだろうか?」と不安に…。 里帰り中だったので実母に相談したところ、綿棒やティッシュでやればいいとのこと。 しかしそれで鼻くそがくっついてくるならいいけれど、くっついてこなければ押し込んでしまって余計苦しいことになるのでは? !と思うと出来ませんでした。 しかしベビー用お世話セットを見てあるものの存在に気が付きます。 ちゃんとそれ用の物があるんですね!! (笑) 取れそうなほどの距離にあるものだけを狙ってつまんで引き出すと、 とんでもなく長い鼻くそ… 赤ちゃんの鼻の穴の長さよりも長いのでは?と思うほど長い。 どこにそれだけ入っていたのでしょう。副鼻腔までつながっているのかな。 しかしそのうち息子が自分で顔を動かせるようになると、危なくてピンセットも使えなくなりました。 その頃には体も少し大きくなって、それ以前のように鼻の穴が鼻くそで完全に埋まっている…ということもなくなったので、初期ほど心配もしなくなりましたが、 あんまりフガフガしてしんどそうなときは、風呂上りなど鼻くそがふやけているような時を狙って「ママ鼻水トッテ」という鼻水吸引機で思い切り吸って取り出すようにしていました。 (それも息子本人が手で払えるようになると払われてしまい、なかなか上手く出来なくなるのですが…) ちなみにまだ里帰り時期、耳鼻科に行った際に鼻くその取り方を訊いてみたところ ピンセットを使っていたというとひどく驚かれました。 「ほっといてもそのうち外まで出てくるから気にしなくてもいい」とのこと。 そ…そうなんだ…? 赤ちゃん・新生児の鼻くその色って重要？茶色、緑色、黄色、白色だけど大丈夫？ | asami-mama. >>> 次回のエピソード:出なかったゲップがオナラに? !新生児期の謎の大泣きは、まさかのオナラ待ちだった 著者:内野こめこ 年齢:31歳 子どもの年齢:2歳 28歳で長男出産、長男生後六か月の時に育児漫画ブログを開始。日々子育てに追われつつ、子どもを寝かせた後の夜にごそごそ起き出してブログ用の漫画や関連連載などをちまちま描いています。 ブログ: うちのこざんまい ※プロフィール情報は記事掲載時点の情報です。
2015/4/4 2017/4/22 健康・病気のワンポイント, 母乳や授乳に関すること 鼻水・鼻づまりで赤ちゃんが息苦しそう…どうしたらいいの? 生まれたばかり~1歳未満の赤ちゃんはまだ口呼吸が上手くできません。 鼻水や鼻づまりのせいで 睡眠がうまくできない、浅くなる 母乳やミルクをうまく飲めない 細菌のせいで中耳炎に 機嫌が悪くなってしまう といった状態になりやすいのです。 「鼻水・鼻づまりを解消してあげたい!」 そんなママの願いを叶えるのに、実は「母乳」が役立つって知ってました? 昔から鼻づまりには 「母乳点鼻」 が良いと言われています。 母乳点鼻の効果 母乳点鼻のコツ 母乳点鼻の注意点 今回はそういったところをご紹介していきます! 鼻づまりの必殺技「母乳点鼻」について正しい知識を得ることで、赤ちゃんの鼻づまりを解消できるかもしれません。 母乳育児のママさん、必見です! ①母乳点鼻とは… まず、母乳点鼻ってどういうものなのかを知っておきましょう。 母乳ってすごい! 母乳には赤ちゃんにとって大切な様々な 免疫成分 が含まれています。 親から子へ、母乳を通して免疫力を伝えることで赤ちゃんは病気になりにくくなるんですね。 よく 「母乳育児をしていると風邪をひきにくい」 なんて聞いたことありませんか? それは、母乳に含まれる免疫成分が関係しているんですね。 抗炎症作用が鼻づまりに効果的 様々な免疫成分が含まれる母乳ですが、実はさらに 「抗炎症作用」 もあるんです。 鼻をズビズビしている時は粘膜が炎症を起こして腫れやすくなります。 そのため鼻づまりを起こしやすくなるんですね。 母乳点鼻をすることで、抗炎症作用が粘膜の炎症を緩和します。 その結果、鼻づまりが治まりやすくなるということなんです。 鼻水・鼻くそが取りやすくなる 鼻づまりするのは、鼻水・鼻くそが詰まってしまっていることも原因ですよね。 でも、鼻の中で固まった鼻くそって…取ろうとすると赤ちゃんが痛がって泣いてしまいます。 無理にやると血がでてしまったりして、粘膜を傷つけるなんてことにも。 母乳点鼻をすると、 鼻くそが柔らかくなり非常にとりやすくなります 。 また、一緒に鼻水も粘度が薄くなってでやすくなるといったことも期待できるでしょう。 お鼻の中をすっきり掃除したい時にも母乳点鼻って効果的なんですね~。 母の愛が赤ちゃんを守る!