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トランジスタを使って抵抗値の切り替えをしたい

トランジスタを使用して抵抗値の切り替えをしたいです。
具体的には、
「抵抗Aのみを使用して電流を流す」と「抵抗Aと抵抗Bを並列(または直列)接続して抵抗値の増減をして電流を流す」の切り替えをしたいです。

トランジスタをスイッチとして使うことについて調べてweb上で回路のサンプルを作ってみたのですがうまく動作しないので質問させていただきました。

トランジスタを使った抵抗値の切り替えの回路を教えてください。よろしくお願いします。
できれば、切り替えがわかるようにLEDなどで表現されていれば幸いです。

投稿日時 - 2018-02-14 16:22:27

QNo.9429013

困ってます

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回答(5)

ANo.5

NO.2 です。
まず、貴アイディアは「直流」に限定するということでいいですね?

トランジスタが抵抗値の切り替えに使えるかの確認してみたい
>>>次のようなことを考えているのですか?
抵抗A とトランジスタAを直列接続する。具体的にはつぎのとおり。
・抵抗Aの一方の端子(リード)を外部に接続する端子とし、
・抵抗A の他方の端子をトランジスタのコレクタに接続し、
・トランジスタのエミッタを外部に接続する端子とする。
抵抗B についても同様にトランジスタBと直列接続する。
抵抗AートランジスタAの直列接続したセットと、抵抗BートランジスタBの直列接続したセットを並列接続(外部端子同士を接続)する。
並列接続した抵抗~トランジスタ回路の一方の外部端子と他方の外部端子にテスター(レンジを抵抗測定にして)を当てる。このとき、トランジスタA, B とも、ベース電流は流さない。→テスターの読みは∞Ωとなる。
つぎに、トランジスタA のベース電流を流し、トランジスタAをオンにする。→テスターは抵抗Aの値を示す。
トランジスタAのベース電流を流さず、トランジスタB のベース電流を流し、トランジスタBをオンにする。→テスターは抵抗Bの値を示す。
つぎにトランジスタAとトランジスタBのベース電流を流し、トランジスタA、トランジスタBもにオンにする。→テスターは抵抗Aと抵抗Bを並列接続したときの値を示す。
これは抵抗の値の範囲、電源電圧の範囲を限定するならなんとかなると思います。ただし、テスター(アナログ)は1.5V の電池と電流計と抵抗気1個が直列に接続された回路なので、電源電圧に相当するのが、1.5V しかなく、トランジスタ回路がちゃんと働かないので正確な測定値が得られる抵抗値の範囲は極めて限られると思います。
テスターではなく、10V程度の電源と電流計を直列にしたものを接続すると、正確な測定値が得られる抵抗値の範囲は広がると思います。抵抗値を直読することはできませんが、「電圧(10V)/電流」で抵抗値を求めることができます。

それとも、「抵抗A、抵抗Bを使用せず、トランジスタのベース電流をコントロールするだけで、抵抗Aの値、抵抗Bの値、抵抗Aと抵抗Bが並列(または直列)接続された時の値をエミュレートする」という考えですか?
こちらは難しいです。トランジスタは、エミッタ-コレクタ間の電圧が数ボルト以上ではコレクタ電流はベース電流のHfe倍になり、コレクタ電圧が変化してもコレクタ電流はほとんど変化しません。
よって、電圧を10V とし、0.1A が流れるようにベース電流を調節したとすると、その時の等価抵抗値は10V/0.1A = 100Ωですが、電圧を20V に上げても電流は0.1A と、変化しませんので、そのときの等価抵抗値は20V/0.1A = 200Ωになります。
回路の見かけの抵抗値が、固定抵抗のように、電圧が変わっても変化しないことを実現するには単純な回路では無理です。

実験するにはトランジスタの特性を知る必要があると思います。
秋月のデータですが、一例をあげておきます。
http://akizukidenshi.com/download/ds/sanken/2sc3851a_ds_jp.pdf

投稿日時 - 2018-02-15 17:28:48

ANo.4

添付回路でできると思います。(1)は質問にある2種類の切替え、(2)は4種類の切替えです。

スイッチがOFF(非導通)のときは、トランジスタ(2SJ334)のG-S間電圧は0VなのでS-D間が高抵抗(非導通)になります。スイッチをON(導通)にすると、G-S間に-5Vの電圧がかかるのでS-D間が導通します。

2SJ334のON抵抗(導通時のD-S間抵抗)は0.03Ωくらいと非常に低いので1Aくらいの電流を流すことができます。

2SJ334 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02846/

投稿日時 - 2018-02-15 05:14:45

ANo.2

トランジスタをスイッチとして使ったとき、トランジスタがオンのとき、トランジスタ自身が持つ抵抗があり、抵抗値が流れる電流により変化するので、抵抗だけで実現した場合と完全に等価ではありません。しかし、使用目的によっては十分役に立つこともあります。ご質問ではどのようなところに使うのかわかりませんので純理論的に考えるなら「できない」というのが回答です。

投稿日時 - 2018-02-14 20:24:54

補足

使用目的は電子工作にです。
電子工作は全くの素人でトランジスタについて調べてみるとスイッチの役割を持つことを知ったので、抵抗値を切り替えてみたいと思ったのが本質問の始まりです。

トランジスタが抵抗値の切り替えに使えるかの確認してみたいのでトランジスタが可変抵抗となることやその他計算について考慮しないとすると実現できますか?
トランジスタのベースに流す電流は手動で切り替えるつもりです。

No.1さんを参考にトランジスタやMOSFETについて学習中ですがトランジスタやそれに類する電子部品で実現したいです。可能な限りトランジスタを用いたいです。

投稿日時 - 2018-02-14 21:20:00

ANo.1

トランジスタだけでは難しいので、トランジスタ+リレーを使ってみてください。
また、電子制御できるスイッチでしたら、MOS-FETを使ってみてください。
http://uchan.hateblo.jp/entry/2016/12/04/135941

投稿日時 - 2018-02-14 16:40:10