31章:積分回路
作成2014.02.09
積分回路の検討をします。
積分基本回路
(1)評価回路
積分基本回路を図31-1に示します。
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(2)積分基本回路の出力電圧
図31-1において
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(31.1)式を整理すると以下の式となります。
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入力信号が正弦波とするならば
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となり、低周波ほど増幅率が大きくなることになります。
積分基本回路の正弦波を入力時の出力波形評価
積分基本回路の容量C=0.033μF、抵抗R=33kΩとした場合の正弦波を入力時の出力を簡易オシロで観
察した結果を図31-2に示します。
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図31-2において以下のようになりました。
(1)入力V1(正弦波)電圧=2.02V
(2)出力Vo(積分波形)電圧=3.20V
(3)数値積分波形(計算値)=3.25V
(4)出力Vo(積分波形)はマイナス側に飽和があり、電圧シフトが無い。
(5)数値積分波形(計算値)はマイナス側に飽和が無いが、電圧シフトが発生する。
積分基本回路の方形波を入力時の出力波形評価
積分基本回路の容量C=0.033μF、抵抗R=33kΩとした場合の方形波を入力時の出力を簡易オ
シロで観察した結果を図31-3に示します。
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図31-3において以下のようになりました。
(1)入力V1(方形波)電圧=2.41V
(2)出力Vo(積分波形)電圧=4.03V
(3)数値微分波形(計算値)=4.64V
(4)出力Vo(積分波形)はマイナス側に飽和があり、電圧シフトが無い。
(5)数値積分波形(計算値)はマイナス側に飽和が無いが、電圧シフトが発生する。
結果の検討
(1)積分基本回路の出力の計算式は純粋数学の積分定義と一致する。
(2)出力Vo(積分波形)はマイナス側に飽和があり、電圧シフトが無い。
(3)数値積分波形(計算値)はマイナス側に飽和が無いが、電圧シフトが発生する。
(4)上記結果は、出力Vo(積分波形)と数値積分波形(計算値)は厳密には一致しないことを意味する。
(5)数値積分においては、オフセット電圧により飽和することが無いが、積分基本回路においては飽和電圧が存在するため、限界以上のオフセットはできず電圧シフトが無くなると思われる。
(6)出力可能な電圧範囲があり、容量Cと抵抗Rを状況により調整する必要がある。
(7)簡易オシロの測定可能電圧は0〜5Vでマイナス側を測定できません。簡易オシロの入力は抵抗分圧で電圧を調整しました。
(8)簡易オシロは出力波形のグランド基準で測定できません。オフセットを与えて測定するため、オフセット誤差が発生します。
(9)オフセット誤差は測定後補正しました。
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