矩形信号の発生矩形信号発生器として、Arduino(アルドゥイーノ) unoを使用します。
詳細は
Arduino(アルドゥイーノ) unoを参照願います。矩形信号の発生スケッチ（プログラム）
//tone
void setup()
{
tone(13, 40000);
}
void loop()
{
}
解説：（１）13番ピンに周波数40000Hzの矩形信号を出力します。
（２）設定可能な最大周波数は65535Hzです。
（３）設定可能な最小周波数は31Hzです。
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、Hantek 6022BE PC USB 2CH デジタルオシロスコープを使用します。
詳細は
Hantek 6022BEデジタルオシロスコープとAMラジオを参照願います。補足説明
（１）Windows7からWindows10にアップグレード後正常動作しなくなりました。
（２）Hantek 6022BEデジタルオシロスコープを接続後、「システム」＿「デバイスマネージャー」＿「Hantek622BE DRIVER 2」 を更新する必要がありました。
（３）Time/divの設定と保存時の時間間隔Δｔには以下の関係がありました。
| No | Time/div | Δｔ |
| 1 | 500us | 1us |
| 2 | 200us | 1us |
| 3 | 100us | 1us |
| 4 | 50us | 1us |
| 5 | 20us | 0.25us |
| 6 | 10us | 0.125us |
| 7 | 5us | 0.0625us |
| 8 | 2us | 0.02us |
| 9 | 1us | 0.01us |
増幅回路図5-1に>増幅回路を示します。
図5-1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、 (1-2)式から電流iが求まります。
電流iが決定されれば、 (1-1)式から電荷Qの計算ができます。
電流iが決定されれば、 (1-3)式から出力電圧V1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。
ベース・エミッタ間電圧とベース電流の関係ベース・エミッタ間電圧とベース電流の関係グラフを以下に示します。
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。
Ta=25℃のグラフから10μAで0.621V、1000μAで0.785Vとするならば
（5-2）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
となります。電圧・電流特性をグラフ化すると以下のようになります。
ベース電流Ibの計算式図5-1からベースの電圧Vbeは
です。電流Ibは以下の条件式から求めます。
（5-5）式を満足する電流Ibはニュートン法を用いて求めることができます。電流Ibの初期値は
とします。補正1回目の電流は
で計算します。 (5-7)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。
ベース電流Ibとコレクタ電流の関係式ベース電流Ibとコレクタ電流の関係式は下記のグラフから求めます。
コレクタ・エミッタ管電圧とコレクタ電流の関係グラフにコレクタ電圧V2=5V、 抵抗R3=100Ωの直線を書き込み、ベース電流曲線との交点から、ベース電流と コレクタ電流の関係式を求めます。
ベース電流とコレクタ電流の関係表は
| ベース電流（A) | コレクタ電流（A) |
| 0 | 0 |
| 0.0002 | 0.0277171 |
| 0.0005 | 0.0467391 |
上記の表から関係式
を求めます。
出力電圧の計算式は
となります。
5-1.xls（増幅回路の計算）のダウンロード5-1.xls（増幅回路の計算）は以下からダウンロードできます。
5-1.xls（増幅回路の計算）をダウンロードする。5-1.xlsはOpenOffice 4.1.3でも問題無く動作しました。
計算結果と実測値の比較グラフ計算結果と実測値の比較グラフを以下に示します。
周波数＝40000Hz
時間間隔Δｔ=0.25μs
抵抗R1=3.3kΩ
容量C1=1000pF
抵抗R2=3.3kΩ
トランジスター=2SC1815
コレクタ電圧V2=5V
抵抗R3=100Ω
増幅回路の簡易計算方法の検討まとめ（１）増幅回路の出力電圧波形の検討において、計算値と実測値が類似の形状になることが確認できました。
（２）増幅回路の入力信号としては、微分回路による微分信号をもちいました。
（３）増幅回路では、整流と反転・増幅が実行されます。
（４）出力電圧波形の傾斜に関しては、計算値と実測値で若干の差が発生していますが、正確な原因はわかりません。
（５）計算はマクロを使用しないため扱いが容易です。