ダイオードと電池をオシロスコープで測定

質問

実験で抵抗とダイオードと電池と交流電源を直列につないだときダイオードと電池をオシロスコープで測定したのですがどうしても何故こんな波形になるのかが説明できません
電池が３Ｖでダイオードの立ち上がり電圧が１．８Ｖで交流電源が６Ｖです
接続はこんな感じです
　｜━━抵抗━━━━ ｜
　│　　　　　　　　　　　　　｜━━━━｜　
交流電源　ダイオード→▽　　　　　　オ
　｜　　　　　　　　 　　　　　￣　　　　　　シ
　｜　　　　　　　 　　　　－｜　　　　　　ロ
　｜ 　　　　　　　　　　　電池　　　 　　　｜
　｜ 　　　　　　　　　　　＋｜━━━━｜
　｜━━━━━━━━ ｜
交流電源だけのときと電池だけの時の波形は説明できるのですが・・・・
どうかご教授していたたげるとありがたいです

回答No.2

egg2006 · ベストアンサー

（１）ダイオードは、単なるスイッチとして考えてください。
順方向のとき、スイッチON(短絡)　ダイオードの電圧はゼロ（実際は1.8V）
逆方向のとき、スイッチOFF（開放）　回路が切り離される。

（２）ダイオードと電池の部分だけに注目してください。
最初から、ダイオードは順方向バイアスになっています。
スイッチONなので、オシロスコープには、電池だけが繋がっているのと同じです。
電池の－３Vが観測されます。（実際は、ダイオードの1.8Vがあるので、‐3＋1.8＝-1.2Vぐらいかもしれません。）
この状態で、正の期間の交流電圧（０～６V）が加わっても、ダイオードはONであることに変わりありません。ですから、オシロスコープは、ずっとダイオードの電圧降下と電池の電圧を観測しているのと同じです。
その期間の交流電圧は、抵抗に加わっていますので、オシロには写りません。（電池に内部抵抗があるので、少し波形が膨らむかもしれませんが、ほぼ直線のはず。）

※ここまで、実験した波形とあってますか？

（３）次に、交流が負の期間（０～－６V）
交流電圧がマイナスなので、基本的には、ダイオードから見ると逆方向電圧となります。しかし、電池が待ち構えていますので、電池よりも大きなマイナスの電圧が加わったときに、逆方向になります。
その大きなマイナスの電圧は、単純に言えば、－３Vです。
（実際は、ダイオードの電圧降下があるので、-3-1.8＝-4.8かな？）

（４）電池の電圧、約－３Vまでは、（２）と同じ、直線的なマイナス電圧が、観測されていると思います。
　ここで、交流電源から－３Vを超える大きな負電圧が加わるようになると、ダイオードは逆方向となるので、ダイオードと電池の部分は、切り離されオシロスコープには、交流電源しか繋がっていないのと同じです。
したがって、この期間は、交流波形が観測されているはずです。

補足

詳しい説明本当にありがとうございます。
(２)までは書かれてる通りの波形になるのですが、(３)の大きなマイナスの電圧というのはダイオードの電圧降下があるので-3+1.8=-1.2で(4)で約-1.2Vまでは直線的なマイナス電圧が観測されるになりませんか？
そうすれば観測した波形になるのですが。
どうがご教授お願いします。

回答No.4

egg2006

＃２です。
すみません、そうでした。
＞-3+1.8=-1.2

お礼

何から何まで本当にありがとうございました。

回答No.3

electron11

交流電源との接続がどうなっているのかで大分違って来ますがどうなってます？
交流電源が低周波発振器ですとコンデンサー結合が多いです

トランス結合叉は抵抗結合ですと電池からトランスを通って抵抗ダイオードそして電池　と直流電流が還流し交流電流が重畳します
直流電流はダイオードのドロップ電圧と電池電圧と抵抗で決まる電流が流れ　交流電流が重畳されます
交流電圧がダイオードのドロップ電圧＋電池電圧に等しい所で変化します

コンデンサー結合ですと直流電流の還流がありませんので交流電流のみです
ダイオードもバイアスされませんので先の場合と大分違って来ますが

補足

交流電源はファンクションジェネレータとなっていますがこれはどうなのでしょうか？

回答No.1

okazaki0ko

直流電源で、オフセットを加えているだけでしょう。
交流起電力をe、角周波数をω、最大値をE_{m}、位相をφ、直流起電力をEとすると、

e = E_{m}*sin(ωt + φ)

なので、オフセットを加えた起電力e'は、

e' = e + E = E_{m}*sin(ωt + φ) + E

となります。

補足

測定した波形をみるとちがうみたいなんだすけど
ダイオードの整流作用とかは考えないんですか？