パルス幅とオシロスコープについて教えて下さい。

質問

パルス幅をＴ＝５ｍｓになるような、
コンデンサと抵抗の組み合わせが何通りもあると思うのですが、
この理論値を使って、回路を組みオシロスコープでみてみると、
コンデンサと抵抗の組み合わせによって波形が違ってきます。
これは何故なんでしょうか？

よろしくおねがいします。

回答No.2

shiro-hase · ベストアンサー

はじめまして。
結論から言いますと、コンデンサの容量が関係しています。

例えば、R=5kオーム、C=1マイクロ　で構成される回路と、
　　　　R=5Mオーム、C=1ナノ　で構成される回路では、
コンデンサに充電される早さが違います。もし、boke-bokeさんがラプラス変換を習っているのであれば、簡単に充電される時間が求められると思います。電気電子系の友人に求めてもらうのも手だと思います。

直感的に考えるのであれば、一般的に、コンデンサの容量が大きくなればなるほど、波形のなまり（ゆがみ）は大きくなります。
なぜなら、コンデンサに充電されるまでに時間がかかるからです。その分、波形はゆっくりと頂点（？）に向かって上昇していくのです。

色々書きましたが、波形の違いはコンデンサの大きさの違いによるもので、
コンデンサが大きくなればなるほど、波形はゆっくりと上昇していきます。

これで、解ってもらえるでしょうか?

お礼

ありがとうございます。

波形のゆがみにコンデンサの容量が関係してくるっていうのが
頭の片隅に・・・○＾＾○ちょっぴり残っていました。

えっと、もしわかれば教えていただきたいのですが、
コンデンサの容量が３３μをつかったら、綺麗に方形波はでてたんですが、
パルス幅が横に長い？というかチラツイて（通じるかしら？）
オシロスコープで見れなかったんですが、
もう少しコンデンサの値を大きくしたら、
オシロスコープ内で確認することができるようになったんですが、
これは波形のゆがみによるものなんでしょうか？

とっても恥ずかしい質問（基本なのかなぁ？）ですみませんが
よろしくお願いいたします。

回答No.5

shiro-hase

どうもです。

>コンデンサの容量が３３μをつかったら、綺麗に方形波はでてたんですが、
>パルス幅が横に長い？というかチラツイて（通じるかしら？）
>オシロスコープで見れなかったんですが、

おそらく、　　　↑￣￣￣｜￣￣｜
　　　　　＿＿＿｜5ms　 ｜＿＿|＿＿＿　

のようになっていたのではないですか？
私が想像したのは、立ち上がりエッジ（↑）で、後ろの落ちる部分がちらつく
という風に考えたのですがどうでしょう？
その場合は、この回路が本当に常に5ｍｓを出しているのか、計算しなおした
ほうがよいと思います。

または、単にトリガをかけていなければ、トリガをかけてください。
それ以外ですと、私ではおてあげです。（専門家じゃないですよね・・（汗））

コンデンサを大きくしたら、波形がちらつかなくなるという原因は、
申し訳ないのですが、わかりません。

お礼

ごめんなさい、私の説明がおかしかったみたいで・・・。
今日、他のコンデンサで更に試したんですが・・・
容量を小さくしても綺麗にでて（多少ひずみがありますが・・）
この現象はなくなりました。（？？）
同じ材料を使用して、他に作った人には起きていないんですよねぇ・・・。
私が、変な周波を発しているのかしら？

無安定マルチバイブレーターの回路実習だったんですが・・・
コンデンサと抵抗について、もう一度勉強が必要だとわかりまして
もう一度、本を読みなおします（＾＾；

すごーく、大嫌いなオシロスコープを使用しての苦手な授業なので
本当にチンプンカンプンで、専門家の方には『おまぬけな』質問を
しているかと思います。
これからも、『？』がでたら、優しく教えて下さい。
よろしくお願いします。

回答No.4

teo98

>>パルス幅が横に長い？というかチラツイて（通じるかしら？）
何処にコンデンサを入れているかは分からないのですが、パルス幅が広い時には、すなわち、波形が鈍っており、方形波の立ち上がりや立下りのタイミングが決まらないために、波形が鮮明でなくなったのでは？
ＣＭＯＳの入力波形を見ると、緩やかに立ち上がり、緩やかに立ち下がる波形が見えていたかもしれません。

お礼

私のチラツキはコレが原因じゃないんですよぉ・・・（？？）

でも、ｔｅｏ９８さんのおっしゃるとおりパルス幅が広い時も
波形が鮮明でなかったです。
これも、レポートに書かせていただきました。

ありがとうございます。

回答No.3

Auravictrix

例えば、E(V)に充電したキャパシタC(F)をR(オーム)で放電するときの電圧V(t)の理論式　V(t)=E*exp(-t/CR) は、CとRの積で時定数が決定されるのにCとRの積が同じでもCの値によって実測の時定数が異なると言うことでしょうか？

これは、理想状態と現実の差によります。
ざっと挙げると
・C,R の誤差
・Cの印可電圧による変化
・その他Cの非線形性
・Cの漏れ電流
・電圧測定部分の入力抵抗（漏れ電流）
などです。

たとえば、
・アルミ電解コンデンサは漏れ電流が大きいです
・高誘電率系のセラミックコンデンサ（F特とかY5Vなど）は、誤差も温度による容量の変化も大きい上に非線形性や電圧による容量の減少も無視でき無いことがあります。
・オシロのプローブは１Mオーム程度の入力抵抗があります。

卑近な例では、バイポーラのタイマーIC 555 があまり長い時定数を実現できないのは漏れ電流によるものです。

お礼

レポートを書くヒントになります。
ありがとうございます。

回答No.1

ojin

τ=CR(時定数)のことですか。
コンデンサーと抵抗を直列に接続して、コンデンサーと抵抗の中間点から、出力するとした場合。
１．コンデンサーに５msのパルスを入力して、抵抗の両端をオシロスコープみると、微分回路として働く。
２．抵抗に５msのパルスを入力して、コンデンサーの両端をオシロスコープで見ると積分回路として働く。

波形はことなるのは当然。

それとも、質問の意図は、コンデンサーと、抵抗の誤差のことなのかなあ？
それぞれ、最大で２０％の誤差があります。

よく分からない。ごめんなさい。

お礼

早々にご返答ありがとうございます。

えっと、無安定マルチバイブレーターの回路作成したのですが・・・
出力波形はＣＭＯＳ　ＩＣを通した値なんです・・・。

説明不足でごめんなさい。