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コンデンサーの使い方1

コンデンサーは、絶縁物を2枚の金属板で挟んだ簡単な電子・電気部品ですが、その使い方は限りなくあります。
簡単なラジオの回路図で、希望の高周波電流を選択する、 邪魔になった高周波電流を除去する、 音声電流は通して直流分はカットする実例を説明します。

鉱石ラジオ(ゲルマニウム・ラジオ)にトランジスター(Tr)で作った自己バイアス式の簡単な低周波増幅器を付けただけです

コンデンサーは VC,C1,C2,C3,C4
抵抗は、R1,R2,R3
コイルは、L
ダイオードは、D1
電源は、E

回路の説明をしながら、コンデンサーの役割を説明します。

、空間を飛んでいる電波はアンテナによって高周波電流に変換され、コンデンサーC1を通って、可変コンデンサーVCとコイルL(左側)で作られてい る共振回路に入ります。
C1はアンテナから直流が入らないように直流を阻止すると同時に、目的の放送局の出している電波の周波数より低い高周波電流を阻止し、また、目的の周波数でも高周波電流が大きすぎるときには抵抗を通すように小 さくする働きをします。
抵抗に相当するコンデンサーのインピーダンスは
で与えられます。
 は虚数単位で、数学では i で表しますが、電気では i は電流を表すので  紛らわしくないように j を使います。
 はコンデンサーの場合は、電流が90度進むことを表しています。
カーボンなどで作られている抵抗素子の抵抗は R のみで表され、  が付かないので電流の遅れ進みはありません。

ただ、まともな電子機器では入力信号を弱める抵抗素子のような使い方はしません。
式1を見れば解るとおり、コンデンサーは周波数が高い電流ほどよく通過します。
信号を載せた電流の波形は色々な周波数の多くの正弦波の集まりで作られていますから、例えば、その中の低い周波数を持った電流だけがコンデンサーによって大きさを弱められてしまうと、元の波形にならないのです。
特に、ハイファイ受信機やデジタル機器などでは絶対にこの使い方は出来ません。

、コイルLと可変コンデンサーVCで作られた共振回路は、希望の周波数を選択するためにあります。
選択される周波数はLC回路の共振周波数で与えられ、
となります。
LC共振回路によって選択された高周波電流は、電磁誘導によってLの右側のコイルに誘導されます。
このコイルは図で横に書いてありますが、実物はLの左側と同じフェライト棒に左側より巻き数が少ないコイルが巻かれています。
ラジオを組み立てる趣味の方が多かった時代には、アンテナコイルとして売られていました。
右側のコイルの巻き数が少ない理由は、ダイオードや抵抗で構成されている右側の回路の入力インピーダンスが低いからですが、なぜそうするかはここでは省きます。

、コイルに誘起された高周波電流は検波用ダイオードD1で検波されて、抵抗R1で電圧として出てきます。
振幅変調波の検波は交流電流を直流に変える整流と同じ機能ですが、高周波電流の正負に載っていた音声周波数の片側だけ取り出されることによって音声が聞こえるようになります。
しかし、この音声電流には高周波電流の正側だけが載っているので、高周波電流を除去した方が後々のトラブルが起こり難くなるので、コンデンサー C2で高周波電流だけアース基盤に落とします。
音声周波数は高くても20キロヘルツ程度ですが、この音声周波数を載せてきた高周波電流は少なくとも20倍は高いので、式1で計算すると解るように、音声電流には大きな抵抗、高周波電流には小さな抵抗となります。

、抵抗R1に生じた音声電圧は、コンデンサーC3で直流分を除去されてトランジスターのベースに入ります。
このコンデンサーC3は、低い周波数まで通す必要があるので容量が大きく、そのために電解液を使った電解コンデンサーが使われます。
トランジスター側から見ると、歪みが無く増幅できるように抵抗R2を通してトランジスターのベースに電流を流しているので、この電流が検波側に流れないようにC3が必要なのです。

、音声電流はトランジスターによって増幅されて出力抵抗R3に出ます。
ここには電解コンデンサーC4が繋がっていて、C4を通して出力にします。
C4を通さずにイヤホンなどを繋げると、トランジスタのコレクター(C)がアースに落ちてしまって出力が取れないばかりかイヤホンに電源の電圧が掛かって壊してしまいます。
C4はC3と同じで直流カット用です


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