R1 + R2 · 直列回路
Series circuit
直列は枝分かれのない電流経路です。R1とR2は足し算になり、抵抗が電流を消費することはありません。 I = 5 / (R1 + R2)。大きい抵抗ほど多くの電圧を受け持ちます。順番を変えても電流は同じ。V(R2)はR2の両端電圧です。
Circuitpedia
電子部品、略語、回路記号を検索できます。やさしい説明を読み、関連する実験へのリンクをたどりましょう。
見つかりません。略語や短い言葉で試してください。
R1 ∥ R2 · 並列回路
Parallel circuit
並列の枝は同じ2つのノードにつながり、それぞれ5 Vがかかります。ノードとは連続した電気的接続点です。 I(R1) = 5/R1、I(R2) = 5/R2。合計電流はその和です。枝の抵抗が小さいほど電流が増え、枝を追加すると電源電流も増えます。
10 kΩ · ポテンショメーター
Potentiometer / wiper
ポテンショメーターは3端子の可変抵抗器です。動く接点をワイパーと呼び、10 kΩの抵抗体を上側R1と下側R2に分けます。 Vout = 5 × 位置/100。R1 + R2は10 kΩなので電源電流は0.5 mAのまま。つまみは比率を変え、全体の抵抗は変えません。
D + R · ダイオード
Diode / anode / cathode
ダイオードは主に一方向に電流を通します。Dはダイオード、Rは電流制限抵抗。記号の棒側がカソード、反対側がアノードです。 順方向電流は(5 − 0.7)/R。逆向きではモデルの電流はゼロです。V(D)はアノードからカソードへの電圧なので逆方向で負になります。実物には逆耐圧があります。
NTC + R · NTCサーミスター
NTC — Negative Temperature Coefficient / thermistor
NTCはNegative Temperature Coefficient、負の温度係数です。温まると抵抗が下がります。サーミスターは温度に敏感な抵抗で、ここでは固定10 kΩと分圧します。 R(T) = 10000 × exp[3950 × (1/(T + 273.15) − 1/298.15)]。式ではケルビンの絶対温度を使います。温めると上側の抵抗が下がりVoutが上がります。実物には校正が必要です。 βは温度感度を表すモデル定数です。Kは絶対温度の単位ケルビン。exp(x)はeのx乗で、eは約2.718です。実験では手計算する必要はありません。
LED · 発光ダイオード
Light-emitting diode
順方向に電流が流れると発光する半導体部品です。この回路では抵抗が電流を制限します。
LDR · 光依存抵抗・光抵抗
Light-dependent resistor
光に反応する抵抗です。モデルでは光が強いほど抵抗値が下がり、もう1つの抵抗がその変化を電圧に変えます。
NPN · NPN型トランジスター
n-type / p-type / n-type transistor
N–P–Nはn型、p型、n型という3つの半導体領域を表します。n型の多数キャリアは電子、p型は正孔です。ここでは小さなベース電流でLED電流を制御します。
RC · 抵抗–コンデンサー回路
Resistor–capacitor circuit
Rは抵抗、Cは静電容量です。2つの値でコンデンサー電圧が変わる速さが決まります。
ADC · アナログ・デジタル変換器（ADC）
Analog-to-digital converter
ADCはAnalog-to-digital converter、アナログ・デジタル変換器です。電圧を測って数値にします。アナログは連続して変わる量、デジタルは離散的な符号です。基準電圧が測定範囲を決めます。センサーの信号を作るものではなく、入力には許容範囲があります。
B / C / E · トランジスターの端子
Bはベース、Cはコレクター、Eはエミッターで、トランジスターの3端子です。ベースが導通を制御し、LED電流はコレクターとエミッターを流れます。
VBE / VCE / Ib / Ic · トランジスターの電圧と電流
VBEはエミッターを基準とするベース電圧、VCEはエミッターを基準とするコレクター電圧です。2番目の端子が基準です。IbとIcはベース電流とコレクター電流です。
Rb / Rc / R1 / R2 · 抵抗の記号
Rbはベース抵抗、Rcはコレクター側の抵抗です。R1とR2は別々の抵抗を識別する記号で、数値は抵抗値ではありません。
V / A / mA / Ω / kΩ / F / µF / s / W / I / Vs / Vf / Vout / Vc / τ · 単位と式の記号
Vはボルト（電圧）、Aはアンペア（電流）、mA = 0.001 A。Ωはオーム（抵抗）、kΩ = 1000 Ω。Fはファラド（静電容量）、µF = 0.000001 F。sは秒、Wはワット（電力）。Iは電流、Vsは電源電圧、Vfはダイオードの順方向電圧、Voutは出力電圧、Vcはコンデンサー電圧、τ = R × Cは時定数です。
W · 電力とワット
Electrical power / watt
電力はエネルギーが移る速さです。1ワット（W）は毎秒1ジュールです。電圧と電流が一定ならP = V × I、電圧×電流で求めます。抵抗は電気エネルギーを熱に変えます。定格電力は安全に消費できる電力の上限です。
PULL-UP · プルアップ抵抗
Pull-up resistor
入力を抵抗で電源の正側につなぎ、スイッチが開いていても高い電圧を決めます。高いレベルは論理1として読む電圧です。スイッチを接地すると低いレベル、論理0になります。抵抗はスイッチに流れる電流を制限します。
FLOAT · 浮いた入力
Floating input
電圧を決める接続がない入力は浮いた状態です。小さな漏れ電流や周囲の電気信号で読み値が変わることがあります。スイッチが開いているだけでは論理0になりません。電源または接地への抵抗で待機状態を決めます。
PWM · パルス幅変調（PWM）
Pulse-width modulation
PWMはPulse-width modulation、パルス幅変調です。信号を繰り返しオン・オフし、1周期のオン時間の割合で負荷への平均的な供給を変えます。パルスの高さは変わりません。一定の中間電圧にはフィルターが必要です。負荷と駆動回路には電流の限界があります。
DUTY · デューティ比
Duty cycle
デューティ比はオン時間を1周期の時間で割った値で、通常は百分率です。0 Vと5 Vのパルスで25%なら、時間平均電圧は1.25 Vです。ただし、見た目の明るさも同じ割合になるとは限りません。
Hz · 周波数とヘルツ
Frequency / hertz
周波数は1秒あたりの繰り返し回数です。1ヘルツ（Hz）は毎秒1周期です。周期は1回の繰り返しにかかる時間で、周波数 = 1/周期です。100 Hzの周期は10 ms。ミリ秒は1000分の1秒です。
BITS · 分解能とビット数
Resolution / bit depth
分解能は測定範囲をどれほど細かく分けるかを表します。ビットは0または1の二進数字です。Nビットの変換器には2^N個の符号があり、8ビットなら256個です。符号が増えると刻みは細かくなりますが、正確さや雑音の少なさは保証されません。
QUANT · 量子化
Quantization
量子化は連続する測定値を有限個の符号の一つに割り当てます。小さな電圧変化では符号が変わらないことがあります。理想的なNビット変換器の刻み幅は範囲/2^Nです。完全な部品でも不確かさは残り、実際の切り替え境界は機種によります。
RC-LP · 抵抗・コンデンサーのローパスフィルター（RC）
Resistor–capacitor low-pass filter
RCはResistor–capacitor、抵抗とコンデンサーです。直列抵抗と、出力から接地へのコンデンサーで、遅い変化を通し速い変化を弱めます。コンデンサーの電圧は瞬間的には変わりません。理想的な信号源と軽い出力負荷を仮定した関係です。
fc · 遮断周波数
Cutoff frequency
この理想フィルターの遮断周波数は1/(2πRC)です。Rはオーム単位の抵抗、Cはファラド単位の静電容量、πは約3.1416です。遮断周波数で正弦波の出力振幅は入力の約70.7%です。それ以上で突然ゼロになるわけではありません。
555 · 555タイマー
555 timer
555は単発の時間付きパルスや繰り返しパルスを作るチップです。外部の抵抗とコンデンサーが時間を決めます。標準構成では内部の比較に電源電圧の約3分の1と3分の2を使います。555の種類によって動作範囲は異なります。
OP-AMP · 演算増幅器
Operational amplifier
演算増幅器は+入力と−入力の電圧差を増幅します。出力の一部を−入力に戻すと増幅率を設定できます。増幅率は出力変化を入力変化で割った値です。電源、入力範囲、速度、出力電流に限界があります。
BUFFER · 電圧フォロワー
Voltage buffer / voltage follower
電圧フォロワーは演算増幅器の出力を−入力につなぎ、信号を+入力に入れます。動作範囲内では、信号源から少ない電流を取りながら出力が入力電圧を追います。信号源への負荷を減らせますが、無限の電力は供給できません。
CMP · 電圧比較器
Voltage comparator
比較器は二つの入力電圧のどちらが高いかを判断し、出力状態を切り替えます。滑らかなセンサー電圧をオン・オフの判断に変えます。入力範囲と出力の接続は部品によります。演算増幅器が代用品になるとは限りません。
HYST · ヒステリシス
Hysteresis
ヒステリシスはオンとオフに別々のしきい値を使います。その間では出力が前の状態を保ちます。雑音のある信号が境界付近で繰り返し切り替わるのを防ぎます。温度制御なら30 °Cでオン、28 °Cでオフにできます。
PREFIX · 単位の接頭語と単位
Metric prefixes and units
接頭語は単位の大きさを変えます。ミリ（m）は1/1000、マイクロ（µ）は1/1000000、ナノ（n）は1/1000000000です。mW（milliwatt、ミリワット）は電力、ms（millisecond、ミリ秒）は時間の単位です。nF（nanofarad、ナノファラド）とµF（microfarad、マイクロファラド）は静電容量、つまり1ボルトあたりに蓄える電荷の単位です。Hz（hertz、ヘルツ）は毎秒の周期数。bit（binary digit、ビット）は0または1の二進数字です。
Ri · 内部抵抗
Internal resistance
電源を理想電圧と直列の内部抵抗 Ri で表せます。負荷電流は I × Ri の電圧降下と I² × Ri の内部損失を生みます。このテブナン等価モデルは電池の化学や寿命を予測しません。
BRIDGE · ホイートストンブリッジ
Wheatstone bridge
四つの抵抗で二つの分圧器を作ります。中点電圧の差が不平衡を示し、抵抗比が同じなら差はゼロです。センサーで一辺を変え、調整抵抗で平衡を合わせます。理想電圧計は分圧器に負荷を与えません。
MOSFET · MOSFETスイッチ
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MOSFET は Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、金属酸化膜半導体電界効果トランジスターです。ゲート・ソース電圧 VGS がドレイン・ソース間の経路を制御し、nチャネルの可動キャリアは電子です。RDS(on) はオン時の抵抗です。しきい値は導通の始まりであり低抵抗の保証ではありません。 VDSはドレイン・ソース電圧で、ここではソースが0 Vです。
ZENER · ツェナーダイオード
Zener diode
ツェナーダイオードは逆方向降伏で動作するよう設計されています。直列抵抗が電流を制限し、節点を規定電圧付近に保ちます。負荷とツェナーで利用可能な電流を分けます。ツェナー電流不足では安定化できず、過大なら電力損失が増えます。
RC-HP · RCハイパスフィルター
Resistor Capacitor high-pass filter
RC は Resistor Capacitor、抵抗・コンデンサーです。直列コンデンサーと接地抵抗は速い変化を通しやすく、出力を抵抗から取ります。無負荷なら fc = 1/(2πRC)、遮断点の振幅利得は約70.7%です。理想定常状態では直流成分を遮断します。
RL · コイルとRL応答
Resistor Inductor circuit
コイルは磁場にエネルギーを蓄え、電流の変化に逆らいます。RL は Resistor Inductor、抵抗・コイルで、時定数 τ = L/R です。L はヘンリー単位のインダクタンス、mH は1/1000 Hです。エネルギーは L × I²/2、mJ は1/1000ジュールです。電流遮断で高電圧が出る場合がありますがこのモデル外です。
RLC · RLC共振
Resistor Inductor Capacitor circuit
RLC は Resistor Inductor Capacitor、抵抗・コイル・コンデンサーです。直列正弦波回路で誘導リアクタンス XL は周波数とともに増え、容量リアクタンス XC は減ります。リアクタンスは蓄エネルギーによる抵抗的作用で単位はオームです。f0 = 1/(2π√(LC)) で相殺し抵抗が電流を制限します。共振はエネルギーを作りません。
RECT · 全波整流
Full-wave bridge rectifier
AC は Alternating Current、向きが交互に変わる交流です。DC は Direct Current、一方向の直流で大きさは変動できます。四つのダイオードで両半周期を負荷に同方向に通し、同時に二つが導通します。出力脈動は入力の二倍の頻度で、平滑には別のフィルターが必要です。
INV · 反転増幅器
Inverting operational amplifier
電源のある演算増幅器は負帰還で極性を反転します。理想線形利得は −Rf/Rin です。他入力が接地なら反転入力は0 V付近で、仮想接地と呼びますが接地線はありません。電源範囲によるクリッピングではこの近似が成り立ちません。
NONINV · 非反転増幅器
Non-inverting operational amplifier
正入力の信号は極性を保ちます。負帰還で出力の一部を他入力に戻し、理想利得を 1 + Rf/Rg にします。Rg は接地、Rf は出力につながります。要求出力が電源範囲を超えるとクリッピングし、両入力電圧は一致しなくなります。
NAND · NAND論理ゲート
NOT AND logic gate
NAND は NOT AND、論理積の否定です。両入力が1のときだけ出力は論理0、他の定義済み組合せは1です。真理値表は四ケースを列挙します。NANDで他の論理を作れますが実デバイスには電圧しきい値と伝搬遅延があります。
MONO · 単安定タイマー
Monostable one-shot timer
単安定とは安定した休止状態が一つという意味です。トリガーで一時的なパルスを開始し、その後休止に戻ります。理想555はコンデンサーを電源の三分の二まで充電します。T = ln(3) × R × C、約1.099RCです。R は抵抗値、C は容量、ms は1/1000秒です。時間スライダーは一つのパルスの時点を選びます。
COMP · コンパレーター（電圧比較器）
Comparator
コンパレーターは二つの入力電圧を比較し、差をそのまま増幅するのではなく、高い出力か低い出力を選びます。基準電圧は比較の目標、しきい値は判断が変わる値です。この非反転の教材モデルでは入力が基準より高いと5 V、同じか低いと0 Vです。同じ場合の扱いはモデルの決まりで、実物ではオフセット、雑音、応答の遅れ、出力回路が影響します。電源レールは出力範囲を制限する電源電圧です。
SCHMITT · シュミットトリガーとヒステリシス
Schmitt trigger
シュミットトリガーは二つの異なる入力しきい値で状態を切り替えます。ヒステリシスとは出力が直前の状態にも依存することです。しきい値の間では、その状態を覚えています。このモデルでは3 V以上で高い出力、2 V以下で低い出力にします。差の1 Vがヒステリシス幅です。正帰還は出力の一部を戻して変化を強め、実際の回路で二つのしきい値を作れます。この非反転モデルはしきい値を直接指定し、帰還抵抗を計算しません。
RELAY · 電磁リレー
Electromagnetic relay
電磁リレーはコイルの電流で機械的な接点を動かし、別の回路を接続または切断します。NOはNormally Open、常開接点で、コイルを解放すると開きます。NCはNormally Closed、常閉接点で、コイルを解放すると閉じます。コイルは巻線抵抗を持つインダクターです。コイル回路と接点回路は電気的に絶縁できますが、許される電圧や電流は有限です。この実験は電流の減衰だけを計算し、接点の運動や認証された絶縁性能は扱いません。
FLYBACK · フライバックダイオード（還流ダイオード）
Flyback diode
フライバックダイオードは直流コイルを切った後、電流が回り続ける経路を作ります。通常の通電時は逆方向の電圧で電源電流を阻止します。多くのダイオードで帯がある側がカソードで、コイル電源の正側につなぎ、アノードをスイッチ側につなぎます。切るとコイルが電流を保つため端子電圧を反転し、ダイオードが導通します。モデルは順方向電圧を0.7 Vに固定し、巻線抵抗も含めます。低い制限電圧ではリレーの復帰が遅くなる場合があります。
EMF · 逆起電力——誘導された電圧
Electromotive Force
EMFはElectromotive Force、起電力で、ボルトで測る誘導電圧です。機械的な力ではありません。磁場が変わると逆起電力が電流の変化を妨げます。受動符号規約では理想的な誘導部分の電圧 = L × dI/dtで、Lはインダクタンス、dI/dtは時間当たりの電流変化です。実際の巻線には抵抗による電圧降下もあります。還流経路は電流を継続させ、切断時の電圧を制限します。磁場エネルギーは巻線とダイオードで消費され、瞬時には消えません。
BOUNCE · 接点バウンス（チャタリング）
Contact bounce
接点バウンスは切り替え後に機械接点が落ち着くまで、意図しない開閉が短く続く現象です。電圧しきい値付近で比較器が判断を変える現象とは原因が異なり、接点の運動で起きます。除去には時間条件や適切な回路で、変化が収まってから状態を受け入れます。ヒステリシスだけでは電圧範囲全体に及ぶ接点変化を必ず除去できません。実験は接点の運動やバウンスをモデル化せず、滑らかな電流曲線から継続時間は予測できません。
SR · SRラッチ
Set Reset latch
SRはSet Reset、セットとリセットで、1と0を書き込みます。ラッチはビット、つまり0か1の二進数字を保存します。2個のNOR（NOT OR、否定論理和）ゲートが出力を互いに戻します。NORは両入力が0のときだけ1です。ここで論理1は5 V、論理0は0 Vです。 Sはセット、Rはリセット、Qは保存出力、Q̅は有効状態で反対の出力です。S = R = 0では帰還が以前のビットを保ちます。両命令を1にすると両出力は0になります。 1で働く理想入力です。S = R = 1は無効で、両方を解除した後も単独の命令まで記憶は不確定です。電源を切ると教材モデルは0へ戻りますが、実物の起動状態は保証されません。遅延と雑音は省略します。 「両入力を解除」でSとRを同時に0へ戻します。
NOR · NOR論理ゲート
NOT OR logic gate
NORはNOT OR、否定論理和で、ORの結果を逆にします。どちらかの入力が1ならORは1なので、NORは両方0のときだけ1です。2個のNORを互いに帰還させるとビットを保持できます。1個だけでは記憶できません。実物には電圧しきい値、遅延、負荷制限があります。
DAC · デジタル・アナログ変換器
Digital to Analog Converter
DACはDigital to Analog Converter、デジタル・アナログ変換器で、数を電圧にします。R–2Rラダーは抵抗Rとその2倍の2Rを使います。ビットは0か1です。LSB（Least Significant Bit、最下位ビット）の重みは1、MSB（Most Significant Bit、最上位ビット）はここでは8です。4ビットで16段階を選べます。 b0–b3の重みは1、2、4、8。コードは重み付きの和です。Voutは出力、Vrefは基準電圧。LSBの一段はVref/16。コード15はVrefより一段低くなります。 理想4ビット電圧ラダーと、負荷をかけず電圧を追うバッファーです。出力は無負荷、基準Vrefは1–5 V。抵抗誤差、切替の瞬間的な乱れ、整定時間、電流制限は省略します。
LSB · 最下位ビット
Least Significant Bit
LSBはLeast Significant Bit、最下位ビットで、最小の重みを持つ二進位置です。この4ビット変換器ではb0のコード重みは1です。b0だけ0から1にすると理想出力はVref/16増えます。一段は分解能を示し、測定精度を保証しません。
MSB · 最上位ビット
Most Significant Bit
MSBはMost Significant Bit、最上位ビットで、語の最大の重みの位置です。ここではb3が重み8です。他を0にしてb3を1にするとコード8、基準の半分になります。この符号なし4ビットモデルでは符号ビットではなく、全コードは非負です。
CLK · クロックと二進カウンター
Clock
クロックは繰り返す時間信号で、CLKはClockの略です。立ち上がりエッジは論理0から1への変化。二進カウンターは受け取るエッジごとに1を足します。ビットは0か1の二進数字で、4ビットは0000から1111の16状態を持ちます。Hz、ヘルツは毎秒の周期数です。 nは受信エッジ数。数はnを16で割った余りです。Q0は最下位、Q3は最上位ビット。連続カウントではQ0が2エッジで1周期、Q3が16エッジで1周期です。 受信済みの0–32エッジを選ぶか、クロックパルスで1増やします。履歴の標本で、自動で走る時計ではありません。周波数は繰り返す出力の速さを決め、選んだ数は変えません。遅延と接点の跳ねは省略します。 クロックパルスは受信32エッジで止まります。リセットで新しい標本を始めます。
XOR · 排他的論理和ゲート
Exclusive OR
XORはExclusive OR、排他的論理和です。二つの二進入力が異なると出力1、同じなら0になります。⊕がこの演算の記号です。通常の論理和と違い、両入力が高いと出力は低くなります。ここでは論理状態を扱い、チップの電流や遅延は計算しません。
TRUTH · 真理値表
Truth table
真理値表は入力の全組合せと出力を一覧にします。二つの二進入力なら4行、三つなら8行必要です。入力を変える順番ではなく規則を表します。一つの設定だけでなく全行を調べることで回路の正しさを確認できます。
HALFADDER · 半加算器
Half adder
半加算器は二つの1ビット値を足し、和Sと桁上がりCを出します。和は排他的論理和で、両入力が1のときだけ桁上がりが1になります。合計はS + 2Cです。前の桁からの桁上がり入力はありません。
CARRY · 桁上がりビット
Carry bit
桁上がりは和の一部を次の二進桁へ渡します。1 + 1は二進数10で、和0、桁上がり1です。桁上がり自体は二進状態ですが、現在の桁に対する重みは2です。ここでCは桁上がりで、静電容量やコレクタではありません。
FULLADDER · 全加算器
Full adder
全加算器はA、B、入力桁上がりCinを足します。A + B + Cin = S + 2Coutです。二つの半加算器と通常の論理和で構成できます。ある桁の桁上がり出力を次の桁の入力につなぐと多桁の加算ができます。
CARRYIN · 桁上がり入力
Carry input
CinはCarry input、下位桁から来る桁上がり入力です。許可信号ではなく第三の加数です。A = B = 0、Cin = 1なら和1、出力桁上がり0になります。実際の段間の信号伝達には時間がかかります。
MUX · マルチプレクサ
Multiplexer
MUXはMultiplexerの略で、マルチプレクサは一つの入力を選んで出力します。ここではS = 0でA、S = 1でBを選びます。入力の和や平均は取りません。実際の部品には有効化制御や電圧・速度の制限もあります。
SELECT · 選択入力
Select input
選択入力はマルチプレクサが通すデータを指定します。制御値は選ばれたデータ値と同じでなくてもよく、A = 1でもS = 0がAを選びます。ここでSは選択、加算器では和を表します。回路の文脈で読み分けます。
DECODER · 二進デコーダ
Binary decoder
二進デコーダは二進コードを出力線の選択に変えます。2ビットで4本を選べます。ここではコードb0 + 2b1、E = 1で選択出力が高くなり、E = 0で全部低くなります。他の部品では極性が異なる場合があります。
ONEHOT · ワンホット符号
One-hot encoding
ワンホット符号はビット群のうちちょうど一つを高くして選択を表します。4本で4通りを表し、二進コードなら2ビットで同じ選択数になります。無効化されたデコーダの全0は無効状態で、第五のワンホット選択ではありません。
PARITY · パリティビット
Parity bit
パリティビットは1の総数を偶数または奇数にする追加ビットです。ここでは三つのデータ中の1が奇数個ならP = 1として偶数にします。受信側はデータと元の送信Pを確認します。どのビットが誤ったかは分かりません。
ERRORBIT · ビット誤り
Bit error
ビット誤りは0を1に、または1を0に変えます。パリティは検査ビットを含む語の奇数回の反転を検出しますが、偶数回は見逃す場合があります。実験では元の送信Pを残してください。データ変更後の再計算は誤りを隠します。
SUMMING · 加算増幅器
Inverting summing amplifier
加算回路は入力を足します。負帰還は出力を減算側の入力へ戻します。仮想接地は接地線なしで帰還によって0 V近くに保つ点です。 Op ampはOperational Amplifier、演算増幅器で、電源から動き2入力の差を増幅します。 V1とV2の電流がRfで足されます。利得の大きさg = Rf/10 kΩ。Voutは和の符号を反転します。 理想出力限界±12 V、入力抵抗は各10 kΩ。利得は帰還抵抗を設定します。雑音、負荷、誤差は省略。
VIRTUALGROUND · 仮想接地
Virtual ground
仮想接地は、接地への線ではなく負帰還によって接地電圧近くに保たれる節点です。理想加算器の非反転入力は接地され、帰還が出力を調整して反転入力を0 V近くにします。入力電流はここで合流し帰還抵抗を流れます。追加の接地端子や一般的な電源ではありません。電源が入り帰還が有効な増幅器が必要で、出力限界ではこの近似が保たれるとは限りません。
DIFFERENCE · 差動増幅器
Difference amplifier
差動アンプは入力を引き算します。同相電圧は両入力の共通部分です。CMRRはCommon Mode Rejection Ratio、同相信号除去比で、欲しい差の増幅に比べ共通部分をどれだけ除くかを表します。 Op ampはOperational Amplifier、演算増幅器で、電源から動き2入力の差を増幅します。 差はV2 − V1、Vout = g × (V2 − V1)。両入力を同じだけ増やしても結果は変わりません。 4抵抗の比が完全整合、出力±12 V。同相除去は理想的。誤差、入力範囲、雑音、速度は省略。
CMRR · 同相信号除去比
Common Mode Rejection Ratio
CMRRはCommon Mode Rejection Ratio、同相信号除去比で、必要な入力差の利得と不要な共通電圧の利得との比です。共通成分は平均(V1 + V2)/2です。両入力を同じだけ変えても差は変わりません。抵抗比が完全に一致しOperational Amplifier、演算増幅器が理想なら共通成分の利得はゼロなので理想の比は無限大です。実物のCMRR測定はモデル化していません。抵抗比のずれや増幅器の不完全さは共通電圧を出力誤差にします。
INTEGRATOR · 積分器
Integrator
積分器は入力を時間で蓄積します。帰還コンデンサーが蓄積電荷を保持します。初期条件は変化を予測するための開始値で、ここでは出力0 Vからです。 Op ampはOperational Amplifier、演算増幅器で、電源から動き2入力の差を増幅します。 Rは抵抗、Cは静電容量です。積RCは時間の尺度で、時定数と呼びます。 RC = 0.1 s。一定Vinなら要求出力−Vin × t/RC。tは秒、100 ms = 0.1 s。符号は蓄積方向を反転します。 一定入力、R = 10 kΩ、C = 10 µF、限界±10 V。時間を選ぶ標本で動く時計ではありません。毎計算0 Vから、偏差と漏れは省略。
INITIAL · 初期条件
Initial condition
初期条件は、時間変化する系を予測するための開始値です。積分器ではコンデンサと出力の初期電圧Vout(0)です。その後の出力は開始値に入力の累積効果を加えた値です。本課では毎回Vout(0) = 0 Vから計算します。時間スライダーは同じ開始点から新しい時刻を選び、前の実験を継続しません。実際のコンデンサはすでに電荷を持つ場合があり、開始電圧が必ずゼロとは限りません。
DIFFERENTIATOR · 微分器
Differentiator
微分器は最終値ではなく変化速度に応答します。ランプは有限時間で一定速度の電圧変化です。スルーレートは実際のアンプの単位時間あたり最大出力変化で、ここでは省略します。 Op ampはOperational Amplifier、演算増幅器で、電源から動き2入力の差を増幅します。 Rは抵抗、Cは静電容量です。積RCは時間の尺度で、時定数と呼びます。 ΔVは全変化、Tは秒での長さ。傾きΔV/T、要求出力−RC × ΔV/T。下降ランプは正出力です。 理想ランプ、R = 100 kΩ、C = 1 µF、RC = 0.1 s。ランプ中の値、限界±10 V。瞬間ステップ、角、雑音、周波数制限は省略。
SLEW · スルーレート
Slew rate
Slew rate、スルーレートは、実際の増幅器が出力電圧を変えられる最大速度です。出力の制限であり入力ランプの傾きの別名ではありません。要求電圧が電源範囲内でも、速すぎる変化に実出力が追いつかない場合があります。有限ランプ微分器はランプ中の理想出力を計算し、スルーレート、周波数限界、開始と終了の応答を省略します。入力変化を時間で割った値は入力の傾きであり、増幅器のスルーレート測定ではありません。
SAMPLEHOLD · サンプルホールド
Sample and hold
サンプルホールドは電圧を取得し後で使うため保持します。コンデンサーが試料を保存し、理想バッファーは入力電流なしで追います。ドロープは保持電圧の変動で、ここでは接地への漏れ抵抗が減衰させます。 Rは抵抗、Cは静電容量です。積RCは時間の尺度で、時定数と呼びます。 Vsampleは初期試料、Rleakは漏れ抵抗。時定数τ = Rleak × C。Vhold = Vsample × exp(−t/τ)、exp(x)はeのx乗。 開始試料と経過保持時間を選び、取得ボタンや生の履歴はありません。C = 1 µF、漏れ100–1000 kΩ。受動RCで、実物の他の漏れは省略。
DROOP · 保持電圧のドロープ
Hold-voltage droop
Droop、ドロープは試料を保持する間の電圧の緩やかな変化です。ここではコンデンサが初期試料を保存し、接地への並列漏れ抵抗が電荷を奪います：Vhold = Vsample × exp(−t/(Rleak C))。Rleakは抵抗、Cは静電容量、tは経過時間、exp(x)はeのx乗です。積が時定数で、一時定数後は約36.8%残ります。この受動漏れは指数減衰です。実際のスイッチ、バッファ、コンデンサには別の漏れもあり、すべてのドロープが指数形や一つの抵抗で表されるわけではありません。
WINDOW · ウィンドウ比較器
Window comparator
コンパレーターは電圧を比較し高か低を選びます。ウィンドウは下限と上限の間を2比較で調べます。幅は上下限の差です。ここでは厳密に内部だけ高になります。 VlowとVhighは限界。Vlow < Vin < VhighでだけVout = 5 V、他は0 V。幅Vhigh − Vlow。境界で即座に決定が変わります。 理想0 V/5 V、雑音、遅延、記憶なし。境界の等号は除外。2限界だけでは前の状態に依存するヒステリシスは生じません。
DEADBAND · 制御の不感帯
Control deadband
制御の不感帯は、制御器が補正動作をしない入力範囲です。小さなずれへの反応を避けられますが意味は制御器によります。本課のウィンドウ検出器は許容範囲の厳密な内側で高を示す区間判定です。ヒステリシスは切替判断が前の状態に依存し、上昇と下降で違うしきい値を使えることです。静的な不感帯や二つのウィンドウ限界だけではその記憶は生じません。本課には制御器もヒステリシスもありません。
SERVO · ホビーサーボ
Hobby servo
サーボはモーター、位置検出、内部制御を組み合わせ、軸を目標位置へ向けます。制御線のパルスが目標を表します。この例は1–2 msを0–180°に対応させ、周期20 msです。実際の範囲、方向、調整は異なります。表示の指令は軸の測定でも機械応答の再現でもありません。
PULSEWIDTH · パルス幅
Pulse Width
Pulse Widthは高い状態の時間、パルス幅です。ここではwをミリ秒で表します。msはmillisecond、ミリ秒で1/1000秒。幅は一周期の長さとも、周期内で高い割合のデューティ比とも異なります。サーボ位置の指令は幅に依存し、幅だけではモーター電力を知れません。
CONTROLLEAD · 制御線
Control lead
制御線はサーボ回路へ時間の指令を伝えます。別の電源線がモーターへエネルギーを供給します。制御回路と電源は共通の電圧基準が必要です。GNDはGround、回路の基準を意味し、信号線をモーター電源にする意味ではありません。供給電流と負荷は省略します。
STEPPER · ステッピングモーター
Stepper motor
ドライバーが巻線の磁場を順に作ることで、軸が個別のステップで進みます。巻線は巻いた導線のコイルです。ドライバーが電力電流を流し、指令が量と方向を選びます。指令数は位置の証明ではなく、実物はステップを逃すことがあります。スライダーはゼロからの一指令で、積算運動ではありません。
FULLSTEP · フルステップ
Full step
フルステップは選んだ駆動順序の完全な一進みです。この例は1.8°なので200ステップで360°を指令します。別のモーターは別の角度です。方向が角度と回転数の符号を決めます。マイクロステップは電気的な順序をさらに分割しますが、ここでは省略し、細かな指令だけで高精度を保証しません。
BIPOLARSTEP · バイポーラステッピング駆動
Bipolar stepper drive
バイポーラ駆動は二つの独立巻線それぞれの電流を反転します。ここでは巻線の電流方向で、トランジスターの半導体領域ではありません。AとBはコイル、+と−は電流方向指令です。四状態は選んだ位相0から開始します。機能を示し、測定電流や特定ドライバーの端子ではありません。
PIEZO · 圧電素子
Piezoelectric transducer
Piezoはpiezoelectric、圧電の略です。材料は電圧で変形し、繰り返す動きで空気を振動させて音を作れます。受動ピエゾ発音体には外部の変化する駆動が必要です。機械共振と回路で応答が変わります。実験は波形を計算し、短い試聴は実物ピエゾの校正モデルではありません。
PITCH · 音高
Pitch
音高は音が高く聞こえるか低く聞こえるかです。繰り返す音は毎秒の周期が多いほど通常高く聞こえます。Hzはhertz、ヘルツで毎秒一周期。音高は音量ではありません。デューティ比は形を変えますが反復周波数は変えません。機器や聞く人も音の印象に関係します。
SQUARE · 方形波
Square wave
対称な方形波は二つのレベルが同じ時間ずつ続き、デューティ比50%です。ここでは0とVで、25%や75%は一般的な矩形波です。周期Tは一回の長さ、Dは高い時間の百分率。平均V × D/100は線の一定電圧でもピエゾ音量の測定でもありません。
ULTRASONIC · 超音波
Ultrasonic sound
超音波は通常の人の可聴域より高い音です。エコーは物体から戻る反射音。TOFはTime of Flight、波の飛行時間です。ここで選ぶ時間は往路と復路を含みます。 Tは摂氏温度、cは音速、tは往復秒数。c = 331.3 + 0.606T、距離 = c × t/2。戻り道があるので2で割ります。1 ms = 0.001 s、メートル×100はセンチメートル。 乾いた空気、0–40 °Cの速度近似です。有効な反射時間を選びます。障害物検出、偽の反射、湿度は計算しません。静的計算で実時間センサーではありません。
ECHO · エコー
Reflected sound
エコーは表面から受信器へ戻る反射音です。音速が分かれば遅延から経路長が分かります。形、向き、媒質が影響し、多重反射は測定を混乱させます。本課は選んだ有効時間から始め、実際の検出可能性を予測しません。
TOF · 飛行時間
Time of Flight
TOFはTime of Flight、波の飛行時間で、片道か往復かを明示する必要があります。ここは両方向なので距離 = 速度 × 時間/2です。温度は乾いた空気の近似を与え、湿度、風、反射の完全モデルではありません。
WHEATSTONE · ホイートストンブリッジ
Wheatstone bridge
ホイートストンブリッジは各2抵抗の分圧器を比較します。平衡は中点電圧が等しく差がゼロの状態。Vsは電源電圧、Rsは選択したセンサー抵抗。mVはmillivolt、ミリボルト、0.001 Vです。 Vleft = Vs/2、Vright = Vs × Rs/(1000 + Rs)。符号付きVright − Vleftをミリボルトで表示。右下抵抗を増すと中点が上がります。 固定1000 Ωが3個、選ぶ抵抗は800–1200 Ω。測定器は電流を取りません。増幅器、実際のひずみ測定、発熱や抵抗誤差はありません。
BALANCE · ブリッジの平衡
Bridge balance
平衡は分圧中点が等電圧で差がゼロ、接地電圧とは限りません。必要なのは比の一致で、常に4抵抗全部が同値とは限りません。本例は3個が1000 Ωなので4個目も1000 Ωで平衡。差ゼロは電源ゼロではありません。
STRAINGAUGE · ひずみゲージ
Strain gauge
ひずみゲージは取り付けた材料の伸びや圧縮で抵抗が変わるセンサー。ひずみは長さ変化を初期長さで割った値です。ブリッジは抵抗変化を電圧差にします。ここは抵抗を直接選び、校正や力、重量、変形測定はありません。実測は温度と取り付けにも影響されます。
UART · UARTと8N1
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
UARTはUniversal Asynchronous Receiver/Transmitter、汎用非同期送受信器で、共有クロック線なしにビットを順に送ります。バイトは8ビット。Baud、ボーは毎秒のシンボル数で、ここは二値シンボル1個で1ビット。8N1は8データビット、No parity、パリティ検査ビットなし、1停止ビット。LSBはLeast Significant Bit、最下位ビットで重みが最小、最初に送信。ASCIIはAmerican Standard Code for Information Interchange、情報交換用米国標準コード、7ビット文字符号：65はA、85はU、255はASCII外です。 待機1、開始0、データb0…b7、停止1：10期間。ビット = 1000000/baud µs、フレーム = 10000/baud ms。待機の間隔は含みません。 静的論理フレームで実送受信器ではありません。µsはマイクロ秒、0.000001 s；msはミリ秒、0.001 s。雑音、電圧インターフェース、時刻誤差を省略。
BAUD · ボーレート
Baud rate
Baud、ボーは毎秒シンボル数で、電圧切替回数ではありません。ここでは二値UARTシンボル1個で1ビット、ボーと全ビット速度は同じです。8N1は8データに10期間：9600ボーで間隔なしなら最大960バイト/秒。内容は期間を変えません。
ASCII · ASCII文字コード
American Standard Code for Information Interchange
ASCIIはAmerican Standard Code for Information Interchange、情報交換用米国標準コードで7ビット、0–127です。一部は印字しない制御コード。Aは65、Uは85で8ビット中の最高位はゼロ。255は標準ASCII外です。UARTは文字の意味を選びません。