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回路図の読み方入門

はてブ 2010/12/07電子::その他

回路記号と部品写真

回路記号写真解説
k01.pngk01.jpgk006p.jpg電池や電源、接頭文字はV。上側がプラス、下側がマイナスです。右の記号はいくつかの電池の直列接続を表していますが、特に区別なく左の記号を使用することもあります。
k02.pngk02.jpg抵抗、接頭文字はR。カーボン抵抗、金属皮膜抵抗などの種類があります。抵抗値はカラーコードと呼ばれる帯を読みます。カラーコードの読み方
k03.pngk03.jpg可変抵抗、もしくはボリューム。接頭文字はVR。右に回すと大きくなります。VR1のように足番号が対応します(番号の振り方は部品によって違います)。VR2はそれ自体の抵抗値が変わるものですが、通常VR1の1と2を接続して代用します。
k03b.pngk03b.jpg2つのボリュームが1体となったものを2連ボリュームといいます。回路図では同じ部品番号を振りそれぞれ1/2と2/2と書きます。アンプの左右ボリュームのように、2つの音量を連動させたいときに使用します。
k04.pngk04.jpgコイル、接頭文字はL。左は防磁型の電流をたくさん流す用のコイルで、右は見た目が抵抗のような小型コイルです。L1とL2はそれぞれコアなしとコアありですが、使い分けないこともあります。
k05.pngk05.jpgコンデンサ、接頭文字はC。フィルムコンデンサ又は(積層)セラミックコンデンサを示します。1uF程度までの比較的小容量のコンデンサです。極性はありません。アンプ等には通常フィルムコンを使用します。
k06.pngk06.jpg電解コンデンサ、接頭文字はC。電解液等が入ったコンデンサです。1〜1000uF程度の比較的大容量のコンデンサです。極性があり、マークのある方、もしくは足が短いほうがマイナスです。
k07.pngk07.jpgダイオード、接頭文字はD。方向(極性)があります。カソード側に帯マークがあります。D1はシリコンダイオード、D2はショットキバリアダイオー(SBD)、D3はツェナーダイオード、D4は定電流ダイオード。部品の見た目では区別できません。
k08.jpgk08.png発光ダイオード、接頭文字はD等。略称LED。方向(極性)があります。ダイオードは上(アノード)から下(カソード)へのみ流れます。部品は足が短い方、もしくは本体に切り込みがある方がカソードです。
k09.pngk09.jpgトランジスタ、接頭文字Q。正式にはバイポーラトランジスタ。略称Tr。Q1がnpn型、Q2がpnp型。Q1/Q2とQ3/Q4は特に区別はありません。一般的に文字が読める側から見てECB(エクボ)となっていますが、海外製や一部のTrは違う並びになっています。
k10.pngk10.jpgFETもしくはJFET、接頭文字Q。正式には接合型(J-)電界効果トランジスタ(FET)。Q5がNチャネル型、Q6がPチャネル型。最近は余り使われません。足とSGDの対応は物によってマチマチです。
k10b.pngk10b.jpgMOS-FETもしくはMOS、接頭文字MかQ。電界効果トランジスタ(FET)の一種。Q7がNチャネル型、Q8がPチャネル型。足の対応は物によりマチマチです。大電力が出力できるため最近非常によく使われます。電力用途にもっぱらNチャネル型のみ流通しています。
k11.pngk11.jpgスイッチ、接頭文字はSW。SW1はon/off式スイッチ、SW2はon/on式スイッチ(切り替えSW)。SWの状態によりb-aがつながったり、b-cがつながったりします。2つのスイッチが連動する2連SW(2回路入/写真は共に2回路)もあります。
k12.pngk12.jpg押しボタンスイッチもしくはタクトスイッチ。スイッチの一種です。ボタンを押している間だけ電気が流れます。ブザーやゲームのボタンはこのタイプです。右の白くて小さいものは基板に取り付ける押しボタンスイッチ(タクトスイッチ)です。
k13.pngk13.jpgステレオジャック、接頭文字はJ。左(L)と右(R)の音声信号とGNDをつなぐためのジャックです。写真は3.5φのミニジャックと呼ばれ、イヤホン等で使われます。ジャックの仕様は様々でデータシートや目視、テスター等で確認します。
k14.pngk14.jpgRCAジャック、接頭文字はJ。1つのコネクタで1つの信号(モノラル1ch分)を接続できます。ジャックの仕様はデータシートや目視、テスター等で確認します。
k15.pngk15.jpgIC(集積回路)、接頭文字はU。内部に抵抗やトランジスタ等複数の素子を持つものはすべてICとなり接頭文字はUに統一されます。写真は3端子レギュレータです。形状や機能は様々であるので接続時はデータシートを確認します。
k16.pngk16a.jpgオペアンプ、接頭文字はU。オペアンプには1回路入りと2回路入りがあり、それによりピン番号の対応が決まっています。ピンには、マークのある場所または文字が読める方向の左下を1として反時計回りに番号が振られています。
k16b.pngk16b.jpg2回路入りオペアンプの場合、図のように複数の回路記号を書いて接続を示すことがあります。3つの記号で1つのオペアンプに対応します。オペアンプはピン番号が省略されていることも多く、その場合は1回路または2回路のオペアンプを適時選択し、機能に対応するピン番号を確認、接続します。

Chu-Moyヘッドホンアンプを組み立てる

おそらく世界一有名な自作ヘッドホンアンプであるChu-Moyヘッドホンアンプを題材に回路の組み立て方を解説します。

chu-moy.png

この回路図から部品の接続図まで理解できればokです。

まず見慣れない「GND」と書かれた記号があります。これは「グランド」と読み電圧の基準となる場所です。文字は省略されていることもあります。組み立てる場合はGNDのように同じ名前が付けらた記号は全部接続すると覚えておけば問題ありません。この回路ではGNDと書かれた部分はすべて互いにつながります。

VR1は2連ボリュームです。VR1と書かれた2つの回路記号は1つの2連ボリューム(部品)に対応します。このようなボリュームを使用するのは左右で同じように音量が変化しないと困るからです。

U1も3つの回路記号で、1つの(2回路入り)オペアンプに対応しています。原則的に1つの記号で1つの部品なのですが、このように1つの部品を複数の回路記号に分けて書く事もあるため注意が必要です。

またVRに書かれた10kAの文字は、全抵抗値が10kΩでAカーブのボリュームを使ってくださいという意味です。ボリューム(可変抵抗)には主にAカーブとBカーブの種類があり、音量調整では必ずAカーブを使用します。通常Aを付加しては書いたりしませんが、暗黙の了解として音量調節にはAカーブを使用します。

電源は9V電池1つです。006Pは9V電池の形状に対する名称です。006P=9V電池と覚えても差し支えありません。

chu-moy2b.png

細い線は配線です。配線によって部品と部品を接続します。組み立て時はジャンパー線やリード線を使用して接続します。線と線が交わった場合は決まりがあり、「・」が打たれている場所は互いに接続しますが、そうでない場所は接続しません。

A地点は点が打たれているので上下の線と右からの線を接続します。B地点は点が打たれていないので左右の線と上下の線は接続しません。

ではC地点は? セオリー通りなら接続しないのですが、実際には接続しないと動作しません。なぜか? これは回路図制作者の単純ミスだからです。

点は打ち忘れることが非常に多く、回路図から打ち忘れでないか判断する必要があります。回路の動作がわからなくても、いくつかの回路図を見ているとだんだん慣れて打ち忘れは分かるようになります。また人によって全く点を打たない人もいるので注意が必要です。

これらを踏まえて実際の結線を模式図で示します。回路図とよく見比べてください。

chu-moy2.png

間違えやすいのはVRのつなぎ方です。2連ボリュームは前列と後列にそれぞれ3つのピンが並んでいます。列ごとにLとRに割り当てて使用します。右に回すと音が大きくなるので、正面から右側が入力、左側がGND、中央がボリューム調整後の出力になります。アナログの回転式ボリュームはほとんどこの結線ですので覚えておくと良いです。この部分の結線を間違えると音量調整ができなかったりします。

回路図の省略とその読み方

最初に示した回路図はとても丁寧に書かれており、実際の回路図では様々な部分が省略されています。例えばどのように省略されているのか、次の回路図を説明します。

chu-moy3.png

この回路図は最初のものと同回路です。何が省略されているのでしょうか?

片チャンネルの省略

アンプの回路というのは左右で同じものを作成します。ですので、左もしくは右チャンネルだけ回路図をしめせば十分なため片方を省略しています。

ボリュームの省略

ボリュームはあってもなくても構わないことと、ボリュームのつなぎ方は完全に決まっているために省略しています。

例えばiPodなどのように再生装置側に音量調節機能があればアンプ側のボリューム回路は無くても困りません。

入出力端子の省略

最初の回路図ではステレオジャック(ないしはステレオミニジャック)を入出力に使用していましたが、RCAを使うかもしれませんし、両方使うかも知れません。

ボリューム含め入出力のつなぎ方は決まっているのでわざわざ書く意味がほとんどないため省略しています。

オペアンプの端子番号省略

オペアンプに限りませんが、ICの足番号は省略することが多々あります。書くのが面倒などで省略されたりもします。

ICの中でもオペアンプは足番号が決まりきっていますから書かなくても問題がなく、1回路版や2回路版を回路を組み立てる人が自由に選ぶことも可能ですから、あえて省略することもあります。

オペアンプの電源の省略

オペアンプに電源をつなぐのは当たり前なので、電源のプラス側(+4.5V)とマイナス側(-4.5V)を取り出す場所だけ書いて、接続を省略しています。

2回路入りなら電源の低い方を4ピン、高い方を8ピンに、1回路なら低い方を4ピン、高い方を7ピンにつなぎます。

応用編

先程の回路に電源スイッチを追加してみましょう。

chu-moy4.pngchu-moy5.png

電源が1つのものを単電源と言いますが、その場合プラス側かマイナス側のどちらかにスイッチを設けます。

模式図では右のようになります。SWの真ん中には必ずどちからの線を接続してください。SWの構造上、この図の接続ならば左に倒したときonになり右に倒したときoffになります。

両電源の場合

通常のChu-Moyでは9V電池をプラスとマイナスに分割して±4.5V電源として利用しますが、9V電池を2個用意すれば面倒くさい分割などはしなくて済みますし、音質的にも有利になります。

その場合、SWは右図のように接続します。

chu-moy6.pngchu-moy7.png

電源からのびる線が3本になるので、そのうち2本にスイッチを設けます(なぜなら2本以上つながると電流が流れて電池がなくなってしまうからです)。

それぞれ個別のSWでも構いませんが、使いにくくなるので2連SW(2回路SW)を利用します。

今度は右に倒すとonになります。

まとめ

かなり簡単ではありますが、以上で回路図の読み方の初歩は終わりです。足りない知識は書籍などで補充してください。

関連記事

1: kiry 2010年12月07日(火) 深夜1時34分

回路図の省略という点では、パスコンも省略されている場合が多いと思います。
・・・これも「付ける・付けない」の選択や、付ける場合も何をどれだけ付けるか、等ありますが・・・。
オペアンプなどの電源周りでは重要だと思うのですが、その点いかがでしょうか?

2: なべ 2010年12月08日(水) 午後10時45分

そういうこともありますね。
ユニバーサル基板でつくるときはあんまりパスコン打たないのもあり、
まったく考えてなかった^^;;;

3: さら 2010年12月09日(木) 午後9時49分

最近は(といっても99年のJIS規格ですが)抵抗は四角で表記するらしいです
FETやスイッチも微妙に違うらしい

個人的には回路図見たとき抵抗はギザギザのほうがわかりやすいんですけどね

4: なべ 2010年12月10日(金) 午後9時58分

IEC準拠とかですよね、たしか。
自分もギザギザじゃないと気持ち悪いです^^;
結局抵抗とか大きく違うものは普及してないみたいですけど。

このままなあなあになりそうな気もするけど、特許文章とかだとうるさそう。

5: shima 2012年03月28日(水) 午後2時06分

「両電源の場合」を記載していただいて、感謝感激!です。初めてオペアンプでの(及びキット以外の)アンプ作成に挑戦しようと思い、正に006P×2の両電源にしようと思ったのですが、この場合に電源部にコンデンサを入れた方が良いのかどうか分からず、迷っていました。(これについて説明してくれているサイトはここが初めてです!)

最初は、もし分からなければコンデンサ部分をソケット式にして実験しようかと思っていました。とりあえず入れた方が良さそうだということは分かりました。出力の変化に伴う急激な電力需要を補うために必要なものと理解していますが、それで正しいでしょうか。

また、非常に初歩的な質問で申し訳ないのですが、回路図から例えばユニバーサル基板に実体配線をする場合に、回路図で並列に並んでいる各部品の順番は、やはり回路図の順番通りにする必要があるのでしょうか。

例えばこのページの単一電源の回路図は、右から電池、抵抗、コンデンサの順に並んでいますが、実際の基板で、電池からの配線の供給ポイントを抵抗とコンデンサの間にしたり、コンデンサの左側にしたり、更にはオペアンプを挟んで反対側から供給しても構わないのでしょうか。

数学的(?)にはどれも等価に見えるのですが、電源ノイズが電線に乗って流れてゆくのをイメージすると、電池がコンデンサよりも左側だったりオペアンプを挟んで反対側にあったりすると、ノイズがコンデンサの方に行かないような気もして、やはり順番は重要なのかなとも思います。どうなのでしょうか。

ケースに合わせて部品配置をコンパクトにまとめようと考えていて湧いてきた疑問です。「ここをぐるっと基板上でつなぐよりも、電源をここら辺から供給しても、結局つながってるんだから同じじゃなかろうか」などと考えた次第です。

「発振防止のコンデンサはオペアンプのピンのなるべく近くに」等は、よく注意書きがしてあるので分かるのですが、並列の部品の順番を入れ替えた時にどうなるかがよく分かりません。

よろしくお願いいたします。

6: なべ 2012年04月01日(日) 午後5時36分

>「両電源の場合」を記載していただいて、感謝感激!です。
以前「両電源のスイッチどうにつないだら良いんですか」って度々訊かれたので、
スイッチのつなぎ方を説明するために出したのでした(苦笑)

お役に立てたなら嬉しいです^^

>出力の変化に伴う急激な電力需要を補うために必要なものと理解していますが、それで正しいでしょうか。
正しいです。急激じゃなくても、
もしコンデンサがないと電源電圧が変化しまくってしまいます。
電池からの配線(リード線等)が抵抗を持つというのが1つの理由で、
電池自体が抵抗を持っている(内部抵抗という)というのがもう1つの理由です。

>回路図で並列に並んでいる各部品の順番は、やはり回路図の順番通りにする必要があるのでしょうか。
その必要はありません。自由に付けて大丈夫です。
ただし、部品の中には
「ICになるべく近づけて実装したほうが良い」ものがありますので
それを加味して回路図上に順番を付けて並べている場合がありますが、
Chu-Moyレベルならあまり気にしなくても良いでしょう。

>コンデンサの左側にしたり、更にはオペアンプを挟んで反対側から供給しても構わないのでしょうか。
構わないし、動作もするでしょう。

>オペアンプを挟んで反対側にあったりすると、ノイズがコンデンサの方に行かないような気もして、
>やはり順番は重要なのかなとも思います。どうなのでしょうか。
もし仮に「配線が完全に0Ω」なら、
どういう順番で付いていても全く関係ありません。

配線が0Ωではなく0.01Ω〜ぐらいの抵抗値を持つことが問題で、
そのためにコンデンサとオペアンプ間の配線を太く短くしたり、
接続する順番を考えたりします。

もっと高周波の回路のときにより問題になるので、
Chu-Moyレベルなら多分音の差もほとんどでないと思います。

順番や配線の影響を考えるというのはとても大切なことなので、
配線自体が抵抗を持つことをイメージしながらも、
とりあえず作ってみるとよいと思います^^

7: shima 2013年04月01日(月) 午後3時05分

その節は大変丁寧にご回答いただき、誠にありがとうございます。

結果報告が大変遅くなってしまって申し訳ございません。1年前のことになってしまいました。おかげさまで無事に完成し、その後間違えて破壊してしまいました。

006P×2で、OPアンプ+ダイヤモンドバッファ(2SC1815GR×2、2SA1015GR×2)のヘッドホンアンプを作りました(ユニバーサル(U)基板です)。アイドリング電流を測りながらダイヤモンドバッファの前段のコレクタ部分の抵抗(ソケットを使用)をカット&トライで決めてゆくあたりは、いかにも「自分で作ってる」感がしてワクワクしました。OPアンプは壊れたDVDプレーヤーからはがしたSOP8のものでRS4558というものです(検索しても出てきません)。

音がすごく良くて気に入って使っていたのですが、どうも両電源(2個の電池)の電圧差が出てきまして、抵抗分圧してみたのですが良くならず、そのうち片方の電池だけすぐになくなってしまったり、最終的には新しい電池を入れても片チャンネルの音が出なくなってしまい、修理しているうちにSOP8→DIP8の変換基板でU基板に直付けしたのを忘れてラジペンで変換基板ごと引き抜こうとして破壊してしまいました(笑)。昨年末ぐらいのことです。

初めてでしたので、電源とGNDの引き回しもいい加減(対称から程遠い)でしたし、配線や接続点の抵抗もよく考えずに作ったので、影響が出て、やがてDバッファのトランジスタが破壊されたのかもしれないと考えています。インナーイヤタイプのヘッドホンを使っていますが、修理中に試した時に耳の中が熱く感じましたので、かなりの電流が流れていたのだろうと思います。TRの暴走かもしれません。よい勉強になりました。

しばらくHPAなしの生活をしていましたが、昨日プリアンプのキットを改造してHPAを作りました。
キットは
http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1.w1015388151.38.tcpWM0&id=17523948772
です。チップ部品を使っており、基板は2.0×4.5cmぐらいで小さいです。
キットでは電源は±18〜32Vから78L15と79L15で±15Vを作りますが、006P×2と1000uF×2に変更しました。
アンプ部は入力−2uF-(100KΩ-GND)−(100pF-GND)−NE5532-(56KΩ-10KΩ負帰還)−2uF-出力端子 でしたので、出力カップリングコン2uFを、聞き比べの後1000uF電解に変更しました。2uFだと低音が多少ぼやけた感じで高音が多少シャカシャカ気味でした。

また、入力部に可変抵抗(20KΩ)を入れました。これがないと、再生機器のVRを最小限に絞らなければならず、入力信号中の、再生機器の再生ノイズの比率が高くなりましたので。

プリアンプがそのままヘッドホンアンプになるのかという不安はありましたが、つなげててみたら意外に綺麗な音がします。ちなみにヘッドホンは16Ωの一般品です(パナソニックの、コンビニで1200円ぐらいで売っていたものです)。

調べてみると、OPアンプ自体も+−の回路が完全に対称ではなく、これも+側回路と−側回路の電流差(消費電力差)につながるようですね。二つの電池電圧に差が出てきたら、電池を入れ替えて使おうと思います。

このHP及び寄せられるコメントとその回答は、いつも大変参考になっております。どうもありがとうございます。それではまた。

8: なべ 2013年04月03日(水) 深夜0時17分

>OPアンプは壊れたDVDプレーヤーからはがしたSOP8のものでRS4558というものです(検索しても出てきません)。
型番からしてNJM4558のセカンドソース品だと思います。

>どうも両電源(2個の電池)の電圧差が出てきまして、
プラス側とマイナス側で消費電流に差があるためそういうことが起こります。
006Pは電流容量が少ないので、より電圧差が起きやすくなります。

参考になっているようでとても嬉しいです。情報を公開している甲斐があります。
内容的に、次書かれる場合は掲示板でぜひ^^


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    ※本稿はC81でのstrvさんのサークル同人誌への寄稿原稿を元に書き起こしました。寄稿原稿のpdf版 : strv-c81-nabe.pdfC80の寄稿もお願いされたのですが暇はあってもネタがなくて挫折しました。C82は特に依頼されてなかったりというnab...