【部品】From my parts box , 2019

【2019年の部品箱から】
 　師走ですから重たい製作モノはやめにして軽〜く部品の話で行きましょう。（笑）
2019年はもう目前です。　新年に向けて部品箱からパーツの幾つかを紹介したいと思います。　『新年に向けて』とは言っても新しく登場したという意味ではありません。　最近になって我部品箱のメンバーに加わった部品たちです。　既に使い始めたパーツもありますが、ほとんどは新しい年にじっくり向き合うつもりです。

　どれもポピューラーな部品ではありませんが、もしご存知なら「なーんだ、アレか」って思うでしょう。しかし意外に知られていないと思うのですが？　それぞれ特徴的ですが、どれも用途は限定的ですからお薦めするようなものではありません。　パーツボックスの『肥やし』になる可能性も高いのです。　将来、高い値段で売れる可能性もないでしょう。　世間には『こんなパーツもあるんだ！』と思いながら暇つぶしにでもどうぞ。  もちろん、年末の行事がぜんぶ済んで落ち着いてからにして下さいね。　慌ただしい年の瀬にこんなBlogなんか眺めて『ひまそー』にしてると奥さんに叱られますよ。（爆）

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【その１：2SK4150・高耐圧小型MOS-FET】
　電流は必要ないけれど、高い電圧をON/OFFしたいことがあります。　従来は高耐圧なバイポーラ・トランジスタ・・・要するにNPNやPNPの高耐圧トランジスタを使ってきました。　以前からMOS-FETにも高耐圧品はあったのですが、どちらかというとパワーものがほとんどでした。　大電流や大き目の許容損失が必要ならPower MOS-FETも仕方ありませんが、どうしても形状は大きめです。　たいした電流は流さなくて耐圧だけが欲しい時にマッチする小型のデバイスは意外に少なかったように思います。

　2SK4150は既にNIXIE管クロックのBlogと前回の真空管式QRP送信機のBlogで紹介済みでした。　活用の方向も見えていますが2019年も注目しているデバイスです。　 それにしても2SKも4000番台になっていたとはネ。hi hi

【2SK4150：耐圧が高いのが特徴】
　規格ではドレイン・ソース間耐電圧は250Vです。　多少のマージンはあると思いますが、バイポーラ・トランジスタに比べるとMOS-FETの規格値とのマージンは少なめのように感じます。　あまり無理はさせない程度に使いたいものです。
　パッケージが小さいので熱抵抗も大きく、0.75Wの許容損失はあってもあまり電流は流せません。　ドレイン・ソース間電圧が大きい時は控え目の電流で使いたいものです。　ON/OFFスイッチング用なら比較的安全ですが、増幅用に使おうとすればドレイン損失が大きくなるので規格オーバーには常に気を配りたいものです。

　増幅の用途ですが真空管と共存できそうです。　150V程度の電源でドレインに数mA流して使うとかなり大きめの信号が取り出せるでしょう。　帰還容量も小さめなので意外に周波数特性も伸びてくれるのではないでしょうか。　ハイブリッド形式の面白い回路が作れそうです。　本来の用途はスイッチング電源の一次側回路用ではないでしょうか。

参考）2SK4150は秋月電子通商にて10個250円で販売されています。（ここ←リンク）

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【その２：LND150・ディプレッション型FET】
　引き続きFETが登場します。　LND150はSupertexと言うメーカーが開発した高耐圧の小信号用D-MOS FETです。　同社は現在マイクロチップ社の一部門になっているようです。

　ドレイン・ソース間の耐電圧が500Vと非常に高いことが特徴の一つですが、それに加えてディプレッション・モード特性であることに大きな意味があると思っています。多くのMOS-FETはスイッチング用なのでエンハンスメント・モード特性です。LND150のような特性はMOS-FETとしては珍しいのです。（もちろん2SK241や2SK544も忘れてはいけませんが・笑）

　これと言った用途はまだ考えていませんが、アンプに使ってIdssまでの範囲で動作させればバイアス回路は簡単になります。　規格によればIdssは1〜3mAと小さめですが面白い使い方ができそうです。　規格表にはノイズについての記述は見られないのでオーディオのプリアンプのようにローノイズが必要な用途には向かないのかもしれません。　それでも初段は無理でもそれ以降の部分なら使えるでしょう。  面白い回路が作れそうです。　なお、D-MOSはいわゆる『五極管特性』なので12AX7などの『三極管』と音色は異なるかもしれません。　また、FETの伝達特性は二乗特性ですから２次歪は大きめになります。　帰還容量もやや大きめなのでRF増幅には工夫が必要そうです。（2SK241のように内部でカスコード構造にはなっていない）

　メーカーが想定する典型的な用途はインスツルメンテーション・アンプなどの入力保護のようです。　装置外に引き出された配線に不用意な高電圧が加わった時に働く保護素子として使います。

参考）LND150は秋月電子通商にて単価40円、5個200円です。（ここ←リンク）

【LND150の規格・概要】
　ディプレッション・モードで高耐圧であることが特徴として挙げられます。　その特徴が有効な用途のために作られたのでしょう。

　ディプレッション・モードのFETはゲートをソースに結んで使うと「定電流ダイオード」として動作します。　ドレイン・ソース間の電圧が変化しても、流れる電流はほぼ一定に保たれます。
　差動アンプの定電流源に使うほか、様々な用途が考えられるでしょう。　耐電圧が500Vもあるので真空管回路での応用にも向いていそうです。　Idss=1〜3mAなので、それで足りない時には何本かパラにして使えば良いでしょう。

【LND150は保護素子に】
　半導体回路は不用意に高電圧が加わると破損しやすいものです。　機器内部の配線は製作する時に注意すれば良いのですが、外に引き出された端子の先では何が起こるかわからないので常に危険です。
　インピーダンスが低ければ静電気など比較的安心かもしれませんが、インスツルメンテーション・アンプのようにハイ・インピーダンスな回路は危険がいっぱいです。　保護抵抗を入れたり、サージ・アブソーバーを入れるなど対策しますが、それだけでは守り切れないことも多いものです。

　LND150は定電流特性を示すことから、図のように保護素子として使い、その定電流値まで許容できるようにアンプ側を設計しておくとかなり安全になります。　耐圧も500VあるのでAC電源などが共存するような環境で間違って配線が触れてしまっても破壊を免れるでしょう。　HAM的な用途は余りなさそうですが、他で代替の効かないなかなか興味深いデバイスなのです。

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【その３：HCPL-4562・高速リニアフォトカプラ】
　HCPL-4562はかなり前から存在していたデバイスです。高価で入手しにくかったためか、あまり目にすることはありませんでした。　本来の用途は広帯域なビデオアンプなどのアイソレーションでしょう。

　一般的なフォトカプラの周波数特性はあまり良いものではありません。　せいぜい1MHzあたりの信号しか扱えないのです。　それに対してHCPL-4562は一桁以上高い約20MHzまでの信号が扱えます。　高速応答する発光ダイオードに高速なフォト・ダイオードとRF用のトランジスタを組み合わせてあるのでしょう。

　写真のものはAliexpressのお店で購入(10個)したものです。　比較的安価でしたが、半分は全く使えませんでした。どうやら表面の印刷と違って中身は異品のようです。　さらに残り5個のうち1個は特性が劣化している不良品です。
　結局、それらしく使えたのは4個だけでした。　怪しい中華なお店で買うよりも、少し高くても間違いのない部品商社から購入すべきだったと思ってます。（RSコンポ、Digi-Key、Mouserなど：少量の購入でも単価250〜350円くらいです）

【HCPL-4562の取柄は高速性】
　HCPL-4562の仕様の一部です。　もともとhp社の半導体部門で開発されたようです。　しかし同社の半導体部門は身売りされてしまいました。　Avagoと言う会社を経て現在はBroadcom社で生産されている模様です。

　製造メーカーは移っても継続して生産されているのはそれなりの用途が存在するからでしょう。　使用量は少ないのかもしれませんが根強いニーズがあるのでしょう。　HF帯まで信号を通せるフォトカプラなんてそうそうありませんから・・・。  従ってしばらくは安泰ではないでしょうか？

【HCPL-4562を使った再生受信機】
　図は1998年6月号のQST誌の記事からです。　HCPL-4562を再生式受信機に使っています。

　何もこのフォトカプラを使わなくても再生受信機くらい製作できます。　では何が特徴なのかと言うと、不要輻射を防げるところにあります。　再生式受信機でCWやSSBを受信している時には検波回路は発振状態になっています。
　アンテナからその発振勢力が飛び出さぬように必ず高周波増幅を設けて輻射防止すべきでしょう。　しかしいきなり検波している再生受信機もかなり多いものです。
　図のように光を介した結合でアンテナからの信号を検波回路に導けば発振成分の逆流は考えられないため不要輻射が防げるのです。　なかなか旨い使い方だと思いました。（実際にはストレー容量による結合がわずかに存在する）　他にこの受信機の発展形に『OCR II』というスーパー形式のものがあります。(QST誌・2000年9月号）

＃ もう少し工夫した使い方もできそうに思うので私なりに考えてみたいと思っています。
 

【発振回路でテスト】
　良品のように見えても、中身が本当にHCPL-4562なのか不安になったので発振回路を作ってみました。

　8MHzの水晶発振子を使ったコルピッツ型と等価の発振回路です。　ベース側にはバイアス回路を設けず、1次側のLEDに流す電流でトランジスタの動作点を変えています。
　 LEDの電流がゼロならトランジスタには電流は流れず、当然発振も起こりません。徐々に LEDの電流を増やしてやるとコレクタ電流が増えてgmが上昇し発振がスタートします。　発振回路としてはオーソドックスなので図面は省きますがこんな実験で真贋を確かめました。 10MHz以上でも発振できたので、どうやら本物のようです。（笑）

　中華通販で購入した部品は今ひとつ信頼がおけないので、届いたらすぐに確認していますが煩わしいですね。hi hi

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【その４：BDシリーズ集合抵抗器】
　アイエイエム電子（株）というメーカーの集合抵抗器です。　これは中華通販ではなく秋葉原の千石電商で購入しました。

　OP-Amp回路では集合抵抗器をうまく活用すると良い性能が得やすいと感じています。　精密な基準電圧の発生回路（←リンク）の試作でもその効果が認められました。

　写真の集合抵抗器は16ピンのパッケージに同じ値の抵抗器が8個集積されたものです。　その８個はすべて端子が独立しており使いやすくなっています。　お店に掲示してあった簡略なスペックによると抵抗値の精度は±2%（G)です。　単独の温度計数は±100ppm/℃となっていました。　これは一般的な金属皮膜抵抗器と同程度です。　色々な抵抗値が売られていましたが、1kΩと10kΩの2種類を買ってきました。

参考）BDシリーズ集合抵抗は千石電商で単価158円でした。（ここ←リンク）

【相対精度はかなり優れる】
　単に集合抵抗と言うだけなら幾らでも売っています。　また、たっぷりお金を出せば性能が保証されたものが買えます。

　この抵抗器は一つ150円と安価なので『まあ、プルアップ抵抗にでも使えれば・・・』と思って購入しました。　しかし実測してみると左図のようになかなか優秀でした。　抵抗値の相対誤差は0.1%もありません。　従ってこれをうまく使うと整数倍のゲインを持ったアンプが容易に製作できるのです。（OP-Ampを使います）
　相対的な温度特性までは確かめていませんが、たぶん100ppm/℃より悪くなることはないでしょう。　従ってゲインの温度安定性も単純に金属皮膜抵抗器を組み合わせて作ったアンプよりも優れているはずです。

　温度トラッキングを考えると、同一パッケージに入っている抵抗器を使うに限ります。使える抵抗器は8本ですから可能な回路は限られます。　それでも、例えば整数倍のアンプとして、±1倍、２倍、３倍・・・・・９倍、10倍のほかにも色々なゲインのアンプが作れそうです。　整数倍のアンプでゲインの安定度に優れたものを作るのは意外に難しいのでこうした集合抵抗器がうまく使えるなら有難いのです。　あとは温度特性のマッチングが気にはなるのですが・・・。

参考・１）集合抵抗器の活用として、同じ値の抵抗器の組み合わせで「精密でゲインの安定なアンプ」を作る方法について「続OPアンプ回路の設計」岡村迪夫・著（CQ出版社）に詳しく書かれています。本書は絶版なので図書館で閲覧してください。（該当ページ：pp130〜141参照）

参考・２）精度が5%という1kΩの集合抵抗がパーツボックスに見つかったので合わせて測定してみました。　比べてみてIAM電子の集合抵抗はなかなか優秀でした。誤差2%と言うこともあるでしょう。　精度向上のため抵抗値の測定はすべて四端子法で行ないました。

注意）表の数字は単品を実測した結果であってメーカーが保証しているものではありません。  お買い求めのものがこれと違ってもクレームなどされませんようお願いします。

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【その５：S042P・DBM-IC】
　中華通販を使うとDBM-ICのSA612も比較的安価に手に入るようです。　しかし十分な手持ちがあったのでSA612に興味はありませんでした。　安いからと言ってむやみに買い溜めても使い切れませんからね。　それで他に入手しやすい適当なDBM-ICは無いだろうかと思って探したらS042Pが見つかりました。

　S042Pについては、その同等品について調べたBlogがあるので詳しくはそちら（←リンク）を参照してください。

　以前のBlogで扱ったのはソ連製の『K174ΠC1』と言う型番のものです。　写真のものはオリジナルメーカーのSiemens社製です。（たぶん・笑）

参考）中華通販で購入したのですが、印刷が不鮮明だったり足ピンの切断寸法の誤差が大きいと言った半ば不良品（外観不良）が届きました。　電気的な特性は正常だったのですが、購入はお薦めできない結果です。　もっとダメな品物が届く可能性だってあります。

【典型的な応用回路？】
　S042Pは基本的にギルバート・セル型のDBM-ICですから使い方も他と同様です。　バイアス抵抗が内蔵されているので外付け部品は少なくて済みます。　SN76514NやSN16913Pなどと類似の使い方をすれば良いでしょう。

　S042Pの特徴は自励式のコンバータ回路が構成できる点にあります。　SA612などでも同じことができるのですが、DBM回路のほかに発振回路が内蔵されているので可能なのです。
　しかしS042Pに特別な発振回路は内蔵されていません。　中身はDBM回路だけなのですが回路的な工夫がされています。　DBM回路の一部を発振回路として使うのです。　そのような工夫で自励コンバータが作れますが、左図のように局発コイルの構造はだいぶ複雑になってしまいます。　一度設計してしまえば良いのかも知れませんがあまりメリットはなさそうですね。（笑）

【S042Pを試用中】
　印刷不鮮明な不良品のようなS042Pが届いたので、中身に問題はないか確かめておきました。　バランスド・モジュレータ回路（バラモジ）として使ってみます。　回路のバランスが崩れているような不良品なら簡単にわかるでしょう。　正常ならDSB波が得られるはずです。

　写真のように綺麗なDSB波が得られています。消費電流や端子電圧などを確認しましたが、問題はなさそうでした。　外観や足ピンの状態に幾分問題はありますが取りあえず使う上では支障はないでしょう。悪くないDBM-ICだと思いますが、他にもDBM-ICはありますからそれほど積極的に使う理由が見当たらないのも事実です。珍しいものがお好きなお方向きでしょう。（笑）

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　このS042Pや上述のHCPL-4562ほか一時期は色々な電子部品を矢継ぎ早に中華通販で発注しました。　稀に非常にお買い得な逸品に出会うこともありますが、まったくのニセモノが届くなど信頼感には乏しいと思います。　通常のルートでは手に入らないなら試してみるのも一つの方法かも知れませんが、できたら信頼のおけるお店から買うほうが良いと思っています。　なので、その後は暫く中華通販は控えているところなのです。（笑）

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　どれか気にとまったデバイスはあったでしょうか？　電子部品ばかり幾ら集めても何かが出来上がるものではないのですが、ソレがなければ始まらないことも多いものです。　面白そうなアイディアを思いついたら、まずは必要な部材・部品の手配を考えます。　もちろん情報の収集も重要でしょう。

　手持ちがあるか、もし無くても代替手段になり得ないのか購入の前に検討します。　その上でダメそうなら発注になるのですが中華通販はやはり有難い存在です。　価格が安いのは勿論ですが、送料無料や非常に安価なので思いつきの小刻みな発注でも不経済にならないからです。　国内の通販も定形外郵便の積極的な活用で送料をなるべく抑えるようにしてもらえたら有難いのですが・・・。

　中華通販は届くまで数日から1ヶ月以上と様々ですが、平均して10数日くらいでしょうか？　たいてい他の部品を集めているうちに届くので納期もあまり気になりません。　あとは品質がもうちょっとマトモになって安心して使えるなら嬉しいです。　現状では届いたらただちに確認しておく必要があります。できたらそんな確認をせずに使いたいものです。

　2018年も残りわずかです。　新しい年も何か面白い実験に取り組みたいと思っています。　回路を考えブレッドボードの部品配置を工夫しながら指先を動かすのは「認知症予防」にもピッタリではないかと思う今日この頃です。（爆）　良いお年をお迎えください。　ではまた。　de JA9TTT/1

（おわり）fm