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アナログコンピュータ基板

 
　OPアンプ回路の実験から、アナログコンピュータには
　デジタルコンピュータ同様に、次の回路があればよい
　とわかります。

　デジタルコンピュータのCPUに相当するブロックを
　用意しておけば、アナログコンピュータを実現でき
　そうです。



　演算には、次のような回路ブロックを用意する
　として、入力と出力が担う役割を考えます。

　入力は、演算部が必要とする直流電圧レベルや
　交流電圧を適正位相とすることを要求されます。

　最も単純なレベル変換は、電圧フォロワ、減衰器
　倍率器でしょう。



　倍率器、減衰器は、高入力インピーダンスで実現
　しておいた方がよく、電圧フォロワで受けたなら
　倍率器、減衰器を配置します。



　出力は、演算部の演算結果を測定器や
　表示装置に接続するので、電圧レベル
　と低出力インピーダンスに変換を担当
　させます。



　入力、出力には、電圧フォロワ、減衰器、倍率器を
　配置するので、同一基板上に入力、演算、出力を
　実装するなら、表面実装のOPアンプを利用すると
　よいでしょう。

　演算部分は、次のようにブロック単位でユニットを
　接続する構成と考えれば、簡単に使えるでしょう。



　イメージとしては、学研のマイキットです。



　北海道札幌の梅澤無線電機の電子倶楽部でもよいですが。
　（2016年春に調べると￥１０００と少しの金額でした）



　アナログコンピュータを構成するため、必要となる抵抗、キャパシタ等は
　ブレッドボード上に配置し、基本演算回路のOPアンプをユニバーサル基板
　上に半田付けすれば、ポータブル卓上アナログコンピュータ実験基板完成
　となります。



　ユニバーサル基板に半田付けするOPアンプは、素子がひとつだけの
　チップに限定して、次のように５個を１列の１セットとして、右に
　４セットほど並べるとよいでしょう。



　OPアンプの入力、出力には、ICピンソケットをつけて
　ブレッドボードで使うワイヤーで接続します。



　ここまで考えた内容で、OPアンプだけを実装した
　基板を半田付けしました。

　部品面



　半田面




　横にはOPアンプの入力ピン、出力ピンを
　縦にはGNDピンを配置しました。

　電源は、単３の乾電池を４本１セットにした
　バッテリーパックを２つ接続します。

　乾電池を利用すると、スイッチング電源等の
　商用電源を使った場合に発生する、ノイズを
　考えずにすみます。

　OPアンプは、ICをソケットを使っているので
　交換可能にしてあります。

　スルーレートの低いOPアンプで埒が明かないときに
　より性能の優れたOPアンプに交換できます。

　OPアンプを実装する基板は、デジタルICパターンを
　配置した TAKASU IC-301-74 を利用しました。

　部品面



　半田面



　回路を組む場合（プログラムするとき）は、入力２ピン、出力
　２ピンにジャンパーワイヤーを接続します。
　縦に並んだ４ピンは、0Vに接続してあります。



　プログラムする場合、次のシートを利用し、抵抗、キャパシタ
　をどこに配置するのかを決めます。その後で、ワイヤー接続の
　大まかな位置を検討します。



　矩形波発振回路は、次のようにプログラムします。



　出力をバッファに接続してから、分圧回路に入れて
　ヒステリシスを作ります。フィードバックループに
　RCの充放電回路を入れてあります。



　発振回路の出力を分周して使いたいこともあるので
　CMOSのカウンタを入れます。

　電源として-3Vから+3Vを利用した場合の基板概観は、以下。



　使いやすいように、カウンタ、表示器をつけた最終形態は
　次のようになりました。




　LEDは、発振回路を組み上げたときにカウンタICに発振信号
　を接続すると光が下から上に走るので、動作確認に使えます。

　ブレッドボードとOPアンプ基板を上下に配置し、ワイヤーで
　ブレッドボード上のデバイスをOPアンプを接続できるように
　まとめてあります。




　電源は、００６Ｐタイプの電池を２個使えるようにし
　机上の面積を有効利用できるようにしています。
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