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ポケコン PC-G850Vで電子回路工作(5/3)

プルダウン・プルアップを調査していて、GPIOの入出力の仕組みを書籍で調べたのだが、一般的にプッシュプル回路でGPIO出力を実装しているとの事で、プッシュプル回路とは何か。
FETの使い方/MOS-FETでの増幅編 | マルツオンライン様の図21プッシュプルや、
見本PDF(3.6MB) - CQ出版社様の215ページ図12-1 B級OTL電力増幅回路が分かり易い。

仕組みはNPNトランジスタとPNPトランジスタをくっつけて(接合して)、お互いの特徴を生かして出力値を0,1(LOW,HI)はっきりさせる(増幅)ことらしい。

で、トランジスタはバイポーラトランジスタでも、FETでも(J-FETとMOS-FETがある)実現できるらしい。
このJ-FETは基本のFETらしく、元々バイポーラトランジスタ>J-FET>MOS-FETの順に開発されたようだ。
MOS-FETをプッシュプル回路にしたのがCMOSらしく、CMOSトランジスタという表記はちょっと違和感がある。

だいぶ横道にそれたが、NPNトランジスタはよく解説されていて、Pの部分が薄くて通り抜ける電子によって増幅効果が起きるのだが、PNPトランジスタの説明はあまり見かけない。

電子工作入門::トランジスタの使い方様。PNPトランジスタの説明ではないが、同じだよっていう事を示している。

NPN型は電流を吐き出して、PNP型は電流を吸い込むと言われているのは、ベース電流の方向がNPNなら吐き出す方向だし、PNPなら吸い込む方向なので、それに沿ってコネクタ―エミッタ電流が増幅されるから。

何を言ってるのかわからないと思うが、私も吐き出すとか吸い込むとか何の事かと思ったがそういう事らしい。

詳しくはサイト様の図を見てほしい。

これでプッシュプル回路がベースに+を入れるとNPNが機能して吐き出し、-を入れるとPNPが機能して吸い込むという事。それによってプッシュプル回路が+/-をはっきりとした電圧で流すのだ。
プッシュプル回路自体は信号は反転せず、CMOSの仕組みがWikipediaにより、一方を反転(○)する事でインバータになっているので勘違いしないこと。
プッシュプル回路については、マイコン徹底入門様や電子回路の豆知識様のサイトをよく読むこと。(大勢がMOS-FETで作られているプッシュプル回路だが決してバイポーラトランジスタで出来ないという事ではないという事)

FET(J-FET)については電子工学 その3様の最後を見る事。
やっぱり最初はバイポーラトランジスタっぽい構造と機能だったことがわかる。

んー、これでポケコンの入出力端子がどんな仕組みでなぜプルアップ・プルダウン抵抗が必要なのかわかる。ポケコン内部ではプッシュプル回路(出力時だけだが)が組み込まれていて、それをちゃんと動かすためには抵抗を繋ぐのだ(ちょっと違うかも?CMOSの仕組みが繋がっているからかな?)。

ようやくひとつ疑問が解消しつつある。
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by k1segawa | 2015-05-03 16:58 | ポケコン | Comments(0)