何度もすいませんエレクトロニクスの問題で質問があります

質問

何度もすいませんエレクトロニクスの問題で質問があります
画像のような回路で入力信号V1(t)を増幅度Ａの電圧増幅器で増幅してV2(t)にすると
ＲL両端の電圧波形がどのようになるか教えてください
図などがあるとありがたいです

回答No.3

inara1 · ベストアンサー

入力電圧 Vin の振幅 Vm を変えたときの出力波形（R = RL = 1kΩ、f = 100Hz の場合）を Excel で描いてみました。 ユーザ関数の Vout(Vin, R, RL, I0, N, Rs) の R と RL と Rs の単位はΩです（1kΩなら1000）。

Excel VBA を使ってこの波形をフーリエ変換して、周波数スペクトルを描くこともできます。

回答No.2

inara1

間違いあありました。
×　適当なセルに =Vout(Vin, R1, R2, I0, N, Rs) と記入すると計算できます
○　適当なセルに =Vout(Vin, R, RL, I0, N, Rs) と記入すると計算できます

×　（４）　適当なセルに =Vout(Vin, R1, R2, I0, N, Rs) と記入する
○　（４）　適当なセルに =Vout(Vin, R, RL, I0, N, Rs) と記入する

なお、この計算方法で描いた波形と、回路シミュレータによる波形を比較してみましたが一致していました。I0, N, Rsの値は、SPICEパラメータの Is、N、Rs に対応しているので、1N4148以外のダイオードの場合はそのダイオードでの値を使ってください。

回答No.1

inara1

この回路の出力電圧を計算するには、添付図にあるような非線形の方程式を解く必要があります。これはExcel VBA（ユーザ定義関数）を使って計算できます。巻末の手順でマクロを作成して、適当なセルに =Vout(Vin, R1, R2, I0, N, Rs) と記入すると計算できます （Vin, R, RL, I0, N, Rsはセル位置または数値）。Vin は、増幅器の出力電圧になるので、A*Vm*sin(2*PI()*f*t) の計算値を入れ（Ａは増幅率、Vm は入力V1の振幅、f は周波数、PI() は π、t は時間）、 t を 0 から少しずつ大きくしていったときの Vout を計算し、t に対する Vout のグラフを描けば、出力電圧波形になります。I0 と N と Rs はダイオードのパラメータで、1N4148の場合、I0=1.42E-11、N=1.7、Rs=4.2 になります。

【Excel2003の場合のマクロの作り方】
　（１）　ツール → マクロ → Visual Basic Editor
　（２）　挿入 → 標準フォーム で出た空白のページに以下のプログラムを貼り付ける
↓ここから
Function Vout(Vin, R, RL, I0, N, Rs)
If Vin = 0 Then
Vout = 0
Exit Function
End If
Dim A
A = 1
If Vin < 0 Then
Vin = -Vin
A = -1
End If
Dim x, x1, x2, eps, Vt
Vt = 0.0258
eps = 1 / 10 ^ 8
x1 = 0
x2 = Vin
While Abs((x1 - x2) / (x1 + x2)) > eps
x = (x1 + x2) / 2
If Vin / R - (1 / R + 1 / RL) * x - I0 * (Exp((x - Rs / R * Vin + (1 / R + 1 / RL) * Rs * x) / N / Vt) - 1) > 0 Then
x1 = x
Else
x2 = x
End If
Wend
Vout = A * x
End Function
↑ここまで
　（３）　ファイル → 終了して Microsoft Excelへ戻る
　（４）　適当なセルに =Vout(Vin, R1, R2, I0, N, Rs) と記入する