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。
積分回路
図3-1に積分回路図を示します。
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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
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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
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出力電圧V1は
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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)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。
3-3.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)
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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)
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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)
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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
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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。
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