1-6:信号の周波数成分

やらない夫：

オペアンプの回路を勉強して回路を分かったような気分になったところで、今回は回路の話からちょっと離れて信号というものがどのように成り立っているのかを見ていこうと思う。

やる夫：

うーん、実際の回路の話じゃないといまいち「回路作れるようになってる」感が無くてやる気が出ないお・・・

やらない夫：

まぁそう言うな。今回は難しい式を使った式を使った解説は抜きにして、感覚的な話だけをしていく。理解するのもそう難しくはない。

やる夫：

そういう事なら少しくらいは付き合ってやってもいいお。

やらない夫：

誰のためにやってると思ってるんだよ・・・

１．信号の要素

やらない夫：

さて、まずは一番身近な信号である「音」を例にとって考えてみよう。
「音」の要素というのは３つある。
 

１．大きさ
２．高さ
３．音色

これらがどのようにして決まるのか分かるか？

1-5:オペアンプの基本回路

やらない夫：

今回は超重要な回路、「オペアンプ：operational amplifier」について勉強しよう。

やる夫：

超重要なのかお。オペ「アンプ」って事は信号デカくする回路かお。

やらない夫：

その通りだ。アンプって名前だからオーディオの回路だと思うかもしれないが、オペアンプはいろんなところで、いろんな用途で使われる超有能な回路だ。信号を大きくする用途だけで使われているわけではない。回路あるところにオペアンプあり　くらいのものだ。

やる夫：

そんなにすごい回路なら複雑で難しいのかお？

やらない夫：

実はそんなことはない。オペアンプ単体の機能はものすごく単純なものだ。

1-4:入力インピーダンスと出力インピーダンス

やらない夫：

今回は入力インピーダンスと出力インピーダンスについて勉強していく。

やる夫：

またインピーダンスの話かお。それは何の役にたつんだお？

やらない夫：

オーディオの接続の基本に「ハイ受けロー出し」という言葉がある。ギターをやってる人は聞いた事があるだろう。これは高い入力インピーダンスで信号を受けて低い出力インピーダンスで信号を出力しようという意味だ。

やる夫：

なんだかよく分からないけどオーディオの接続について理解できるってことかお？

やらない夫：

それもあるが、ハイ受けロー出しは回路の基本でもある。とても大事なところだからしっかり理解しよう。

1-3:ローパスフィルタの過渡特性とラプラス変換

１．コンデンサの性質

やらない夫：

ここまでローパスフィルタの周波数特性について勉強してきたな。今回は同じRCローパスフィルタの過渡特性について勉強するぞ。

やる夫：

過渡特性っていったい何なんだお？

やらない夫：

回路にある波形を入力した、出力の波形はどうなる？　それを示したのが過渡応答だ。
出力がどんな波形になるかっていうのは、言い換えると「出力電圧が時間的にどのように変化するか」という事だ。

やる夫：

つまり、周波数特性ではその名の通り周波数について着目していたけど、過渡応答は時間に注目して回路を見てやろうって話しかお。

1-2：ローパスフィルタの周波数特性

１．コンデンサとコイル

やる夫：

抵抗分圧とかキルヒホッフはわかったお。でもまさか抵抗だけで回路が出来上がるはずはないお。

やらない夫：

確かにそうだな。ここからはコンデンサとコイルを使った回路を見ていこう。

やる夫：

お、新キャラ登場だお！一気に２人も登場とは大判振る舞いだお！

やらない夫：

ここでは素子の性質だけ触れることにする。素子の原理や構造はググるなり電磁気の教科書見るなり してくれ。

やる夫：

OKだお。で、そいつらは抵抗とは何が違うんだお？

やらない夫：

「周波数依存性をもつ」という点で抵抗とは異なっているんだ。

やる夫：

周波数依存性って・・・なんか難しそうだお・・・

1-1:オームの法則と抵抗分圧

やる夫：

デジタルアンプを作りたくなったから作り方を教えてもらいに来たお！さっそく作り方を教えるお！

やらない夫：

なんだ急に。回路図ならネットとかに転がってるし、それ真似して作ればいいだろ。

やる夫：

それじゃあダメなんだお！自分で設計したアンプでこころがぴょんぴょんしたいんだお！

やらない夫：

何なんだそのこだわりは・・・じゃあ自分で一から設計するって事だな。ところでなんでデジタルアンプなんだ？

やる夫：

やる夫も少しサイエンスの知識があるお。デジタルアンプはデジタルだから１か０、パソコンのCPUみたいなのを組み合わせればちょちょいのちょいで作れそうだお。

やらない夫：

なるほど、回路の事は全然知らないんだな。

やる夫：

え、なんだお？違うのかお？

やらない夫：

デジタルアンプ、一般にD級アンプと言われているやつはぶっちゃけアナログ回路と言ってもいい。だからアナログ回路の基礎を学ばないと設計はできない。

やる夫：

デジタルって名前なのにアナログなのかお？意味わからないお！

やらない夫：

まぁ、その辺は実際にやってみればわかる。やめるか？

やる夫：

いや、チノちゃんのためにデジタルアンプを作ってこころぴょんぴょんするって誓ったんだお。絶対に成し遂げるお！

やらない夫：

そうか、じゃあまずは基礎のお勉強からだ。