3章:積分回路の簡易計算方法の検討
作成2017.04.11
 矩形信号の発生 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
 矩形信号波形データの保存は、1章と同一となります。
 
 
 
 積分回路 積分回路
 図3-1に積分回路図を示します。
 
  
 
 図3-1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。
 このデータを「V0=f(t)」とします。
 コンデンサーに蓄積される電荷Q(単位クーロン)は電流をi(単位A)とすると
  
 抵抗とコンデンサの電圧の和は、入力電圧に等しくなります。すなわち
  
 出力電圧V1は
  
 電荷Qの初期値をゼロとするならば、 (3-2)式から電流iが求まります。
 電流iが決定されれば、 (3-1)式から電荷Qの計算ができます。
 電流iが決定されれば、 (3-3)式から出力電圧V3が計算できます。
 これらの計算はEXCELの表計算で実行できます。
 
 
 
 3-1.xls(積分回路の計算)のダウンロード 3-1.xls(積分回路の計算)のダウンロード
 3-1.xls(積分回路)の計算)は以下からダウンロードできます。
  3-1.xls(積分回路の計算)をダウンロードする。 3-1.xls(積分回路の計算)をダウンロードする。
 3-3.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
 コンデンサ容量C1=15〜60pF(C3=0.001μF)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=R3=10kΩ
 容量C1=15〜60pF(C3=0.001μF)
 
  
 
 
 
 
 コンデンサ容量C1=15〜60pF(C3=0.001μF)での実測結果グラフ コンデンサ容量C1=15〜60pF(C3=0.001μF)での実測結果グラフ
 コンデンサ容量C1=15〜60pF(C3=0.001μF)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=R3=10kΩ
 容量C1=15〜60pF(C3=0.001μF)
 
  
 
 
 
 
 コンデンサ容量C1=15〜60pF(C3=1μF)での実測結果グラフ コンデンサ容量C1=15〜60pF(C3=1μF)での実測結果グラフ
 コンデンサ容量C1=15〜60pF(C3=1μF)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=R3=10kΩ
 容量C1=15〜60pF(C3=1μF)
 
  
 
 
 
 
 C1容量と出力電圧平均値の相関グラフ C1容量と出力電圧平均値の相関グラフ
 図3-2と図3-3の出力電圧は変動が大きいので平均値を求める必要があります。
 C1容量と出力電圧平均値の相関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=R3=10kΩ
 容量C1=15〜60pF
 
  
 
 
 積分回路の簡易計算方法の検討まとめ 積分回路の簡易計算方法の検討まとめ
 (1)積分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は波形がにてきましたが、
変動電圧に差があります。
 (2) C1容量と出力電圧平均値の相関において、計算値は原点を通る直線の関係がえられました。
 (3)実測では、直線の関係がありますが、オフセットがあります。
 (4)オフセット誤差の要因としては、配線容量の影響等が考えられます。
 (5)計算も実測もC1容量と出力電圧平均値の相関において直線関係があり、本条件で15〜60pF程度
の容量測定が可能であることが確認できました。
 (6)計算はマクロを使用しないため扱いが容易です。
 
 
 
 
 
 4章:矩形波→正弦波変換回路の簡易計算方法の検討に行く。
4章:矩形波→正弦波変換回路の簡易計算方法の検討に行く。
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