「電子工作の動作チェックノウハウ：調整編」のご紹介｜「電子工作/修理/メンテナンス」

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今回は、「電子工作の動作チェックノウハウ：調整編」をご紹介します。

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回路動作の機能的な確認ができた後は、期待通りの性能を出すための調整作業があります。デジタル回路は比較的機能が動作すればそれで完了ということが多く、調整個所というのはあまりありませんが、アナログ回路では必ず調整が残ります。調整で必要となる作業は下記のような内容です。

電源電圧の確認は普通実行しますが、もうひとつ、消費電流を確認しておきます。これは自分が設計したものが、どういう性能を持ったものかを確認しておく意味でも大切なことです。消費電流の確認のときには次のようなことに注意します。

動作している内容により消費電流が大きく変化するICなどがあるので、どのような状態での消費電流かを注意しておき、規格表などと比較しながら最大消費電流の確認と通常時の消費電流をチェックしておきます。

特に電池動作のものを製作したような場合には、消費電流によって電池の消耗時間が大きく変わるので大切なことです。そして期待値と大きく異なるときには、やはり不具合なので、原因を調べることが必要です。

通常ですと、電源電圧が高いほど消費電流は増える傾向にあります。

アナログ回路というのは、組み上げたままでは、設計どおりには動いてくれないのが一般的です。必ず調整が必要です。アナログ回路の調整は多くの場合、電圧を調べることが大部分ですのでテスター(DMM)を使った調整となります。ここで行う調整には下記のようなものがあります。

期待する最大入力のときに、何ボルトの出力にするかという設計をしたはずなので、それに合わせるように可変抵抗を回してゲインを調整します。調整は下図(ゲインの調整)のように半固定の可変抵抗を小型ドライバで回して行います。

最近のオペアンプなどは、高精度になってオフセットの調整はほとんど不要になっていますが、それでも特に高精度な直流計測アンプなどのときには、入力がゼロのとき(つまり入力をショートしたとき)に、出力がゼロになるようにオフセット調整をします。

オペアンプでときどきありますが、単純な直流アンプのつもりがじつは自己発振してしまっていて、出力に異常な高周波の出力が出ていることがあります。これはオシロスコープで確認すればすぐわかるのですが、オシロスコープがないと悩まされることになります。

出力電圧が入力電圧に比例しないときには疑ってみる必要があります。これには発振対策が必要です。オペアンプのマニュアルに対策方法が記述されているのでそれに従いますが、通常はフィードバック回路の抵抗に並列に小さなコンデンサを挿入すれば発振は止まります。

高周波回路では必ず同調という作業が付きまとっています。つまりコイルを使うためで、高周波増幅のゲインを最大にするためには、この同調を取る作業が必ず必要です。

これにもオシロスコープが道具として有用で、信号の振幅を見ながら振幅を最大にすることで同調作業ができます。実際の調整作業は下図(コイルの調整)のように、コイルのコアを調整棒で回して行います。このような高周波の調整の場合には、金属ドライバを近づけるだけで特性が変わってしまいますので、下図(調整用ドライバ)のような調整専用のドライバを使います。

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