トラ技の厚さはプラトー領域へ

ほぼ一年おきに行っている、トランジスタ技術の重さ測定を行いました。
結果は前回の予想から大きく外れることは無く、トランジスタ技術の厚さは、安定期に入ったようです。

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fig.1: トランジスタ技術の重さの経年変化



経緯


2009年の5月ごろ2ちゃんねる電気・電子板にて、トランジスタ技術の厚さが見る見るうちに薄くなっているという現象が話題となりました。

雑誌の紙質が変わったため、見かけ上薄くなったように見えるだけだという説も有りましたが、広告の量が減ったのではないかという危惧が広がりました。
もしも、トランジスタ技術の広告の量が減ると、広告収入が減る分だけトランジスタ技術の価格が上昇することが予想されましたし、最悪の場合、廃刊もありえました。

そこで本ブログでは、およそ一年おきにトランジスタ技術の厚さ変化を追いかけてきました。

測定方法


測定方法は、前回と同様で、今回は2011年10月号から2012年9月号までの12冊のデータを新たに測定しました。

測定方法の詳細は、これまでの記事を読んでいただくとして、要点をまとめます。

  • 厚さの代わりに重さを測る(参照:第一回)
  • 家庭用調理秤TANITAのKD-173(最大表示1000g/最小表示1g)使用
  • 1000gを超えたものは1001gのところにプロット
  • グラフ描画にはgnuplotを利用(参照:GNUPLOT 日付/時間型データの表示)


トランジスタ技術2012年10月号


さて、本日2012年9月10日はトランジスタ技術2012年10月号の発売日でもあります。



今月のトラ技には、DIPパッケージのARM32ビットマイコンを付録としてつけるということで、私の周りのtwitterなどでも賛否両論(?)出ています。
マイコンやFPGAの付録が付く電子工作雑誌は、多くの場合、売り上げがよい傾向にあるようです。通常は、フラットパッケージのICを半田付けされた状態で基板ごと付録にするのですが、今回は、世界で初めて『リードつきパッケージ』を付録にするということです。

付録基板には、部品が一切実装されていないということで、購入した人が自分で半田付けを行わなければならないという点が吉と出るか凶と出るか。

いずれにせよ、本エントリの趣旨からすれば、DIPマイコンを付録にすることでトランジスタ技術の厚さがどこまでのものになるのかが楽しみです。

関連エントリ




参考URL




付録


このエントリで測定したトランジスタ技術の重量データを添付します。


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tag: トランジスタ技術 

トラ技Jr. 仕事で算数⑤ 不良率と正規分布

トランジスタ技術 2012年 07月号には、別冊付録としてトラ技Jr.2012年7・8月号がついてきます。



その中で、チップ抵抗器の抵抗値のばらつきに関する記事があります。
私も以前、似たようなエントリを書いたことがあるので、コメントします。(参考LTspiceモンテカルロ解析の定数分布 その2)


トラ技Jr.のストーリー


課長「君が設計した回路で使う1kΩの抵抗を、100万個くらい買う予定なんだよね。その中の何個くらいが±3%以上の誤差を持つのか予測できないかな?不良品の数を推定して、利益率を計算するのに必要なんだ」

僕「なるほど。わかりました。後で報告をします」


という導入で始まる若手技術者の『僕』が紆余曲折の後、

  1. チップ抵抗200個の抵抗を実測し
  2. ヒストグラムを描き
  3. 山が一つでだいたい左右対称になっていることから、今回の抵抗値の分布は正規分布していると判断し
  4. 標準偏差を求め
  5. 100万個の抵抗の中で誤差3%を超える物の数を予想する
というストーリです。

サンプリングは妥当か?


実を言うと、これと似たような議論を私は以前LTspiceモンテカルロ解析の定数分布 その2のエントリやそのコメント欄にて行っています。

ただし、そこで私たちの出した結論は、トラ技Jr.の『僕』よりもう少しだけ慎重です。

私が測定した抵抗は、10kΩの炭素皮膜抵抗で、公称の誤差は5%以内ということになっています。
このことに反して、私が測定した98本の抵抗は、予想される5%の誤差よりもはるかにばらつきが少なく、3σ(σ:標準偏差)でもおよそ1%で、しかしながら、抵抗値の平均値(ばらつきの中心)は、公称値の10kΩから約1%ずれて9.9kΩでした。


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fig.1: 測定結果のヒストグラム(赤)と正規分布関数(緑)


このことから予想されることは、抵抗値のばらつきには、同一ロット内でのばらつき別々のロット間でのばらつきの2種類があるのではないかということでした。

トラ技Jr.の『僕』のストーリーは、以下のように締めくくられます。

僕「抵抗値は正規分布をしていると考えられます。標準偏差が10Ωなので、抵抗は99.7%の確率で970Ωから1030Ωの間に入ります。」

課長「なるほど、確かに99.7%というのは1000個作って3個の不良が出たという事実とも合うね。よし、この数字を使うよ。ありがとう」

僕「ハイ。今後ともよろしくお願いします」
トラ技Jr.の『僕』のストーリーはここで終わっているので、実際に100万個の量産を行ったときにどうなったのかは分かりません。

予想される最悪のシナリオ



ここで気になるのが、記事の導入部分にある漫画のフキダシ外の書き込みです。

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fig.2: トラ技Jr.の漫画の1コマ


そう『課長』は、チップ抵抗5000個入りのリールを試しに1リールだけ購入したのです。この漫画の内容を考慮に入れた、私の考える最悪のストーリーは以下の通りです。

『課長』は、チップ抵抗5000個入りのリールを1個持って『僕』の所へ現れる。
これを受け取った『僕』は、この中から200個の抵抗を抜き取り、実測を行い、標準偏差を求める。
このリール内の抵抗は、全て同一ロットのものであり、かつ、このロットは比較的『当たり』であったため、抵抗の平均値と公称値の間にはほとんど差が無いものであった。
『課長』は、『僕』に渡した200個以外の残り4800個のチップ抵抗のうち1000個を使って回路を試作。同一のリールから取られたチップ抵抗は当然ながら同一ロットであり、『僕』が予想した分布と完全に一致する。
しかし、『僕』の見積もったばらつきは、同一ロット内のばらつきであり、別々のロット間のばらつきのことを考慮していないため、ロットが混ざった100万個の抵抗を購入すると・・・

量産は大変ですね


というような最悪のシナリオを考えてみましたが、私は回路を量産したことも無いですし、これからする予定も無いので、このような話がどの程度妥当なのかはちょっと分かりません。

あまり現実的な話は、差し当たり置いておくとするならば、限られた標本数から、多数の分布の予想を行うというトッピックは面白いと思います。逆に言えば、ある瞬間における抵抗値を考えるだけで、経年変化や温度変化を考えずに定数を決めてしまうあたり、そもそも理想的な『お話』だという見方も出来ますし。

ねがてぃぶろぐは、電子工作趣味人による電子工作趣味人のためのブログなので、こういう『プロ』を意識した(学生向けの)内容に関しては、何も言えません。
抵抗のばらつきに伴う量産品の性能のばらつきの実際・・・といったような話を、本業の方から聞いてみたいような、知りたくは無いような微妙な心地です。

関連エントリ




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tag: トランジスタ技術 LTspice モンテカルロ解析 

トラ技の薄さは下げ止まり

トランジスタ技術が薄くなっているその1その2で行っていたトランジスタ技術の重さ測定を2011年9月号のものまで拡張しました。
その結果、トランジスタ技術の重さの変化は下げ止まり傾向にあることが分かりました。しかしながら、上昇傾向が見られたわけではないので、今後の変化にも余談が許せない状況です。

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2007/02-2010/10のトランジスタ技術


トランジスタ技術が薄くなっているその2ではトランジスタ技術の厚さや重さの計測をおこない、2007年2月号から2010年10月号までのトランジスタ技術の厚さの経時変化をグラフとしてプロットしました。

001_20101001143301.png

fig.1: 2010年10月を基準とした相対月とトランジスタ技術の重さ


その結果、トランジスタ技術が次第に薄くなっていっている傾向が分かりました。また、この傾向を一次関数にフィッティングし、トランジスタ技術が消滅する時期を2015年6月号と見積もりました。

その後11ヶ月が経過し、また、図書館で不要になったトランジスタ技術のバックナンバーをいただいたので、前回の測定データに、より新しいトラ技の厚さ、より古いトラ技の厚さデータを加えて解析をやり直しました。

測定方法


前回までに測定したトランジスタ技術は、2007年2月号から2010年10月号です。これに対して、これ以降に購入したトランジスタ技術が2010年11月号から2011年9月号です。また、以前から私が所有していた2005年7月号から2007年1月号までです。これらの値は、途中に飛びの無い連続的なデータです。
さらに図書館からいただいたバックナンバーが1997年6月号から2005年3月号までですが、これは、蔵書重複分の処分ということなので、データに飛びがあります。

重さの測定には、家庭用調理秤TANITAのKD-173(最大表示1000g/最小表示1g)を利用しました。下記のものは後継機だと思われますが、数千円程度で入手できる一般的なものです。



ただし、TANITAのKD-173は食品用なので1000g以上は計測できませんでした。2001年以前のバックナンバーでは、1000gを超えるトランジスタ技術が少なくなく、測定限界を超えた場合は、1001gのところにプロットしました。

結果と解釈


測定結果のグラフを以下に示します。

001_20110916062809.png

fig.2: 測定結果


まず、2001年以前のデータは、前述の通り、秤が1000gまでしか測れないため見かけ上、値が飽和していますが、実際は1000g以上あるものがほとんどです。
このように1000g前後あったトランジスタ技術が、2002年頃に急激に軽くなり、その後、2007年頃まで800g前後で安定しています。

2ちゃんねる電気電子板の今月のトラ技 Vol.2では、2008年の中頃からトランジスタ技術の薄さに対する不安の声が上がり始め、今月のトラ技 Vol.32009年5月8日の書き込みではじめてトランジスタ技術の厚みが測られ始めました。
これを受けてトランジスタ技術が薄くなっているのエントリを書いたのが2009年7月13日です。

この時系列の関係をfig.2と対比してみると、厚さが安定していた2008年前半から、急激に厚さが変化したことを敏感に捉えていたということが分かります。

トランジスタ技術が薄くなっているのコメント欄にてのりたんさんにfig.4は、一次の関数というよりも、もっと次数の大きな、たとえば放物線に見えます。というコメントをいただきましたが、プラトー領域からの落ちはじめの変曲点を鋭く指摘されていたと言うことになると思います。

以下に、fig.2を色分けして書き直したfig.3を示します。横軸は、現在(2011年9月号)を原点とし、そこからの相対的な月を取っています。

002_20110916062825.png

fig.3: 色分けした測定結果


トランジスタ技術が薄くなっている その2で解析したデータを緑、今回のエントリで追加したデータのうち、新しい雑誌のものを赤、古い雑誌のものを青でプロットしてあります。紫色のラインは、トランジスタ技術が薄くなっている その2で行った、緑で示したデータに対する一次関数へのフィッティング結果です。

最近の(赤で示した)トランジスタ技術は、直前の急激な重さの減少トレンドから外れて、再びプラトー領域に入ったように見えます。
トランジスタ技術の薄さは、おそらく下げ止まりで、トランジスタ技術が薄くなっている その2で得られた2015年6月までに厚さがゼロになると言う予測は回避できそうに思えます。

ただし、現状でトランジスタ技術誌に掲載されている広告の量が底値であることは確かで、厚さに回復の兆しが見られたわけではないので、今後も油断は禁物と言えるでしょう。

関連エントリ




参考URL




付録


このエントリで使用したトランジスタ技術の重さ測定データを添付します。


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tag: トランジスタ技術 

実用電源回路設計ハンドブック ほか

東日本大震災による福島の原発事故に関連して、趣味の電子工作業界では、自作ガイガーカウンターに注目が集まっています。

また、今後の電力不足にそなえて、無停電電源装置(UPS)の存在が話題に上がることも多くなったように感じます。

思い立ったが吉日ということで、以前からチェックしていた戸川 治朗著実用電源回路設計ハンドブック ハードウェア・デザイン・シリーズを購入しました。どうせ私は作りはしないのですが・・・

第7章に無停電電源装置の設計法が解説されています。




UPSについて


実のところ、個人レベルで購入できるパソコン用のUPSは、不意の電源時にPCを安全にシャットダウンするための時間を稼ぐといった程度の使用を想定しているので、停電時にバリバリPCを動かす用途には使えません。

もしも、不意の停電ではなく、計画停電に備えるという意味でなら、あらかじめPCをシャットダウンしておけばよいだけなので、UPSは必要ないと思います。
不意の停電対策としては、ありうるかもしれませんが。

実を言うと、以前、使っていたものが最近壊れたため、新しいのを購入しようと思っていたところでの地震でした。
今購入すると、計画停電対策みたいに見えてちょっと嫌な感じなのですが、仕方ないのかもしれません。

個人利用でならテーブルタップ型が使い易かったです。



電源回路は、基礎にして奥義


(計画)停電の話題はさて置くとしても、電子工作において、電源回路の設計は、避けて通れないものです。マイコン入門の課題としてよく用いられるLED点滅だけでも、電源は絶対に必要です。

そんなわけで、電源回路の設計は電子工作の基礎の一角を担っているわけですが、その実、電子回路設計の中でもとりわけ奥が深いものでもあります。

私は、以前からスイッチング動作を含むアナログ回路が、趣味の電子工作の技術面においては一番面白いのではないかと考えてきましたが、そういう意味でもスイッチング電源は最高峰だと思います。

スイッチング回路設計をしたことのある友人から、改訂 スイッチング・レギュレータ設計ノウハウ―すべての疑問に応えた電源設計 現場技術者実戦シリーズが良書であると薦めてもらったのですが、積読状態です。

また、トランジスタ技術の連載をまとめた電源回路設計 成功のかぎ―要求仕様どおりの電源を短時間で設計できる (アナログ・デザイン・シリーズ)が出版されて既に結構たっていますが、私はまだ購入してません。これも良書だと聞いています。




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tag: スイッチング回路 トランジスタ技術 三端子レギュレータ 

トランジスタ技術が薄くなっている その2

トランジスタ技術が薄くなっているで行ったトランジスタ技術の重さ測定を2010年10月号まで拡張しました。その結果、トランジスタ技術の消滅予想は、2015年11月から2015年6月へと早まり、トラ技の軽薄化が加速していることが分かりました。

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2009年8月号までの傾向


トランジスタ技術が薄くなっているでは、トランジスタ技術の厚さ、および、重さの測定を行い、トランジスタ技術が線形的に薄くなっていることを明らかにしました。

また、重さと厚さの比較から、どちらの測定からでもほぼ同じ軽薄化の傾向を読み取ることができることがわかりました。

さらに、2007年2月号から2009年8月号までの重さ測定結果から、2015年11月までにはトランジスタ技術が消滅するという予想を立てました。

2010年10月号まで拡張


そこで、本エントリではさらに最近のトランジスタ技術2010年10月号までの重さを測定し、トランジスタ技術軽薄化の傾向に関して再検討を行いました。

重さの測定には、前回と同様に調理用ばかりを利用しました。


001_20101001143301.png
fig.1: 2010年10月を基準とした相対月とトランジスタ技術の重さ


fig.1は、横軸に2010年10月を基準とした相対月をとり、縦軸にトランジスタ技術の重さをとったもので、赤の十字シンボルが測定データです。

測定結果に対して、線形関数でフィッティングを行ったものが緑のラインです。
gnuplotによるフィッティングの結果は、

y= -8.2521x + 458.263

となりました。
重さyがゼロとなるのは、4年8ヵ月後の2015年6月と見積もられました。
この見積もりは、前回の見積もりである2015年11月という値よりも、早い値であり、当時と比較してもさらにトラ技の軽薄化傾向が加速していると結論付けることができます。

関連エントリ




付録


測定したトランジスタ技術の重さデータを添付します。



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