2章:整流回路の簡易計算方法の検討
作成2017.04.08
矩形信号の発生
矩形信号発生条件は1章と同一となります。
矩形信号波形データの保存
矩形信号波形データの保存は、1章と同一となります。
整流回路
図2-1に整流回路図を示します。
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図2-1において、入力電圧はArduino(アルドゥイーノ) unoを使用し、
矩形信号の発生スケッチ1(プログラム1)を使用します。
矩形信号波形データはHantek 6022BE PC USB 2CH デジタルオシロスコープを
使用して保存したデータを使用します。
ダイオードの電圧・電流特性
記号Dはダイオードであり、仮に1N4148とするならば、電流・電圧特性は以下のようになります。
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ダイオードの電圧・電流特性を定数AとBを用いて、下記の式で近似します。
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Ta=25℃のグラフから1mAで620mV、0.01mAで325mVとするならば
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(2.2)式はゴールシークを使って解くことができます。定数AとBを代入すると
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となります。ダイオード1N4148電圧・電流特性をグラフ化すると以下のようになります。
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ダイオードの電圧・電流特性
図2-1からダイオードの両端の電圧Vは
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また出力電圧V2は
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です。電流Iは以下の条件式から求めます。

(2.6)式を満足する電流Iはニュートン法を用いて求めることができます。電流Iの初期値は

とします。補正1回目の電流は
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で計算します。 (2-8)式の計算を繰り返すと精度が高くなりますが、とりあえず5回とします。
2-1.xls(整流回路の計算)のダウンロード
2-1.xls(整流回路)の計算)は以下からダウンロードできます。
2-1.xls(整流回路の計算)をダウンロードする。
2-1.xlsはOpenOffice 4.1.3でも問題無く動作しました。
コンデンサ容量15〜60pFでの計算結果グラフ
コンデンサ容量15〜60pFでの計算結果グラフを以下に示します。
周波数=145kHz
時間間隔Δt=0.0625μs
抵抗R1=R2=10kΩ
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コンデンサ容量15〜60pFでの実測結果グラフ
コンデンサ容量15〜60pFでの実測結果グラフを以下に示します。
周波数=145kHz
時間間隔Δt=0.0625μs
抵抗R1=R2=10kΩ

整流回路の簡易計算方法の検討まとめ
(1)整流回路の出力電圧波形の検討において、計算結果と実測結果が大幅に異なる結果となりました。
(2)計算では近似計算誤差が発生します。
(3)実測では、鋭い波形にオシロスコープが追従できない可能性があります。
(4)真値を知るのは難しいのですが、今回はオシロスコープの波形追従性誤差が大きいように思えます。
(5)計算はマクロを使用しないため扱いが容易です。
3章:積分回路の簡易計算方法の検討に行く。
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