第３章
やってはいけない！アナログ回路設計
やってはいけないÛ
テレビに機器を近づけると映像に縞模様が出る

エミッタ・フォロワは数百 MHz で簡単に発振する● エミッタ・フォロワの発振は周波数が高いため発画面にビート妨害が出るの見が遅れる
ビデオ信号は，低いインピーダンス（75 Ω）を駆動で発振を発見できるのですが，図 1 や図 3 の回路は，できるアンプで増幅してから出力するのが一般的です．
図 1 に示すのは，実際のビデオ回路の終段にあるア

10 MHz 以下で発振することはまずありません．スペ
クトラム・アナライザを使用して，不要な周波数成分ンプです．この回路をエミッタ・フォロワと呼びます．

が出ていないか確認してから出荷する必要があります．

フォロワと呼ぶ理由は，ベースの振幅がそのままエミッタに出てくるからで，電圧ゲインは 1 倍ですが，● 対策
図 5 に示します．つまり，電流ゲインは約 hFE（数十〜数百）倍と大きい回路です．
このエミッタ・フォロワは簡単に発振します．図 2①ベースに抵抗を入れる②コレクタにデカップリングを入れるに示すように，図 1 のエミッタ・フォロワに小さな容③グラウンド・パターンを広くする

量とインダクタンスのコンデンサとコイルを付け加えると，発振波形が出てきます．

④トランジスタの電流増幅率を小さくするなどです．対策の効果はスペクトラム・アナライザで

図 3 に示すのは，実際に発振してしまったエミッタ・フォロワ回路の例です．ベースにはコンデンサや確認します．ビートがなくなっても，発振周波数が移動しただけの可能性が強いからです． 〈漆谷 正義〉

ダイオードが追加されています．
出力のスペクトラムは図 4 に示すような分布でした．

＋5V

R4基本波，つまり発振周波数は 239 MHz で，残りのス
ペ ク ト ラ ム は 高 調 波 で す ． 2 次 高 調 波（2 3 9 × 2 ＝478 MHz）が基本波とほとんど変わらないレベルで出C4ビデオ
入力27kTr12SC1815（GR）

47μており，3 次もそんなに減衰していません．
VHF と UHF は，地上波テレビ放送のチャネルが割

R547k

R6100Ω

R7

ビデオ
出力

C375Ω 470μり当てられている帯域ですから，VHF12 チャネルと，

R327k
Tr32SC1815（GR）
出力

C17p

R4

L10.82μH

47k

C547p

R612V

出力をON/OFFする

820Ω
D1
1S1555
ビデオ
入力

Vout

Tr12SC930E（三洋）
C 2 100μ

電源をデカップリング

2次高調波

47〜82Ω

100μH

基本波

3次高調波

R 1 56Ω

−6239478
周波数［MHz］

図 4 図 3 の回路の出力スペクトラム

2005 年 11 月号

ビデオ
出力

R31.5k図 3 実際に発振したビデオ・アンプ
低 hFE のトランジスタに交換

012V

R1100Ω

図 2 エミッタ・フォロワは簡単に発振するレベル［dB］

バイアスが加わる
ときだけ出力が出るよう追加したダイオード．ダイオードには容量成分がある

C 1 0.001μ＋5V

エミッタ・フォロワに小さな容量とインダクタンスを追加

図 1 ビデオ信号の出力段によく利用されている低出力インピーダンスのアンプ

R 2 33k

UHF14 チャネル，54 チャネルに妨害を与えます．
ビデオ帯域内（4.5 MHz 以下）の発振なら，テレビの717

ベースに抵抗またはビーズを追加

Tr1

R2330Ω

（a）対策10.01μR2R2330Ω

330Ω（b）対策2

図 5 エミッタ・フォロワの発振対策

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やってはいけないÜ
ちりも積もれば山となる．１
０年後にふたを開けたら基板が焼けていた！

抵抗の密集地帯ではトータルの消費電力を確認する● 1/2 W 抵抗で 0.2 W 消費なのに基板が変色

リント基板の異変に気がつ

図 1 に示すのは，ごく普通の DC 入力のフォト・カ
プラ・インターフェース回路です．

いたのはこのときです．
長年の発熱により，抵抗DC24 V/10 mA という入力回路の仕様を満足させるため，電流制限抵抗 R 2 に 2.4 kΩ（1/2 W）を使用しと基板が焼けて変色していました．炭化するほどの熱ではありませんし，抵抗値が変わってしまうほどの熱ました．R1 はスイッチが OFF しているとき，入力をでもありません．

安定させるためのプルアップ抵抗です．
スイッチが ON したときに 1 次側に流れる電流 I on

しかしよく見ると，白色のフォト・カプラが褐色になっており，熱が出ていたようすが見とれます．回路は，そのものは正常に動作していましたが，このままでは絶縁不良のきっかけになる可能性があります．

VDC VDC − VF
Ion ＝＋R1
R2
V F ＝ 1.4 V とすると， I on は約 10 mA（＝ 0.5 ＋ 9.4）となります．R 2 の消費電力を計算すると約 0.2 W になるので，定格 1/2 W の抵抗を使いました．
部品単体（この場合は抵抗）での電力定格には注目しましたが，発熱部品が密集するとどうなるかということまで気が回りませんでした．
この装置は 24 時間連続運転の生産ラインで使われ，通電しっぱなしの状態が続きます．定常状態では特定の入力が ON になったままです．今回運が悪いことに，隣り合う四つの信号が ON して電流が流れ続けたのです．
実際の基板では 5.08 mm ピッチで抵抗が並んでおり（写真 1），この抵抗の密集部分から約 1 W の熱が出ていたことになります．
● 10 年運転してふたを開けてびっくり
運転開始から 10 年もすると，電源部などのコンデンサが傷みだし，点検修理の依頼が回ってきます．プ● 電流を減らして対策
DC24V で使うとき，フォト・カプラに 10 mA も流す必要があるかということが問題になります．
変換効率の劣化をカバーするために余裕をもってLED に電流を流していたわけです．それが原因で発熱し，プリント基板の変色に至りました．
対策方法は一つだけです．電流を少なくして消費電力を下げるしかありません． R 2 を 3.3 kΩ〜 4.7 kΩ
（6.8 mA 〜 4.8 mA/0.15 W 〜 0.11 W）にして，発熱を減らしました．
電流を減らす場合，2 次側の負荷抵抗（R 3 ）にも注意が必要です． R 3 の値が小さいと，ON したとき Lに引っ張れなくなるかもしれません．逆に R 3 を大きくするとスイッチング速度が低下します．
定格 1/2 W と呼ばれる抵抗でも，昔の 1/4 W 抵抗の大きさしかありません．このあたりが放熱性能の差につながると思います．
〈下間 憲行〉

装置内
フォト・カプラ＋24V＋5V

R1DC24V
電源

47k

R310k

VFVDC
接点
（スイッチ）I N110mA Ion
I N2

この辺りのプリント基板が変色していた

写真 1 プリント基板上では R 2（図 1）が近接して実装されている

PC1

R2
2.4k
1/2W

TLP521，
PC817
PC210k

PC N

10k

マイコン
入力
ポート

R4RN

IN N

抵抗間の間隔は 5.08 mm．常時 4 本の抵抗が 0.2 W を消費し続けた結果，10 年で基板が変色した

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図 1 DC 入力のフォト・カプラ・インターフェース回路

2005 年 11 月号