3.3 実験方法

3.3.1 周波数応答

3.3.1.1 微分回路

1. 表3.1の機器を図3.3のよ うに接続する。
2. 発振器の周波数を100[Hz]の正弦波にする。
3. 発振器の出力電圧(実効値)が$V_1=$1[V]になるように、デジタルマルチメーターを見 ながら調整する。
4. オシロスコープのリサジュー図形を適当な大きさに調整し、図 3.5のx,Xあるいはy,Yをカーソル機能によって測定し、位相 角$\theta_R$を次式

   $$\sin\theta_R=\frac{x}{X}=\frac{y}{Y}$$ (3.7)

   
   
   から求める。
5. 同時にデジタルマルチメーターの電圧$V_1, V_2$を記録する。そして、利得$G_R$ を

   $$G_R=20\log_{10}\left(\frac{V_2}{V_1}\right)$$ (3.8)

   
   
   から算出する。
6. 以上の測定を次に周波数[HZ]について繰り返す。
           200, 400, 600, 800, 1k, 1.5k, 2k, 3k, 4k, 5k, 6k, 7k, 8k, 9k,
           10k, 20k, 40k, 60k, 80k, 100k, 200k

注意

• 低い周波数領域での微分回路の実験では、リサジュー図形の$x$と$X$、あるいは $y$と$Y$の区別がつかない(ほとんど同じ)。そのため、2[kHz]以下の位相角の測 定は省く。

3.3.1.2 積分回路

1. 表3.1の機器を図3.4のよ うに接続する。
2. 発振器の周波数を100[Hz]の正弦波にする。
3. 発振器の出力電圧(実効値)が$V_1=$1[V]になるように、デジタルマルチメーターを見 ながら調整する。
4. オシロスコープのリサジュー図形を適当な大きさに調整し、図 3.5のx,Xあるいはy,Yをカーソル機能によって測定し、位相 角$\theta_R$を次式

   $$\sin\theta_R=\frac{x}{X}=\frac{y}{Y}$$ (3.9)

   
   
   から求める。
5. 同時にデジタルマルチメーターの電圧$V_1, V_2$を記録する。そして、利得$G_C$ を

   $$G_C=20\log_{10}\left(\frac{V_2}{V_1}\right)$$ (3.10)

   
   
   から算出する。
6. 以上の測定を次に周波数[HZ]について繰り返す。
           500, 1k, 2k, 4k, 6k, 8k, 10k, 12k, 14k, 16k, 18k, 20k, 30k,
           40k, 50k, 60k, 80k, 100k, 200k

[注意]

• 高い周波数領域での積分回路の実験では、リサジュー図形の$x$と$X$、あるいは $y$と$Y$の区別がつかない(ほとんど同じ)。そのため、80[kHz]以上の位相角の測 定は省く。

表 3.1: 実験に使う機器

装置	メーカー	型番	台数
CR回路実験実習回路
オシロスコープ	KENWOOD	CS-5370	1
ファンクションジェネレーター	KENWOOD	FG-273	1
デジタルマルチメーター	YEW	Type 2807	2

図 3.3: 微分回路の周波数応答の測定

図 3.4: 積分回路の周波数応答の測定

図 3.5: 位相を求めるときのリサジュー図形

3.3.2 時間応答

3.3.2.1 微分回路

1. 図3.6のように接続して、実験の回路を作成する。
2. 回路のパラメーターを表3.2のように変化させて、 電源の波形と抵抗の両端(微分回路)の波形を観測する。抵抗両端の波形を記録すること。

3.3.2.2 微分回路

1. 図3.7のように接続して、実験の回路を作成する。
2. 回路のパラメーターを表3.2のように変化させて、 電源の波形とコンデンサーの両端(微分回路)の波形を観測する。コンデンサー両 端の波形を記録すること。

図 3.6: 微分回路の時間応答の測定

図 3.7: 積分回路の時間応答の測定

表 3.2: CR回路の時間応答

波形	繰り返し周波数 [Hz]	抵抗 [$\Omega$]	コンデンサー [$\mu$F]
正弦波 三角波 矩形波	1k	10k	0.001
正弦波 三角波 矩形波	1k	10k	0.01
正弦波 三角波 矩形波	1k	10k	0.1
正弦波 三角波 矩形波	1k	10k	1

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志