連関資料 :: 増幅回路
資料:6件
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演算増幅回路
- 目的 演習増幅器(オペアンプ)の基本的な演習増幅回路を構成し、その特性を計測、理解する。 実験方法 2.1.反転増幅回路 発振器の出力電圧波形を正弦波200MHz,2Vp-p(peak-to-peak)に設定し発振器の出力波形を確認した。 演算増幅回路実験装置を用いて、510Ωと5.1kΩの抵抗を用いて増幅度-10の反転増幅回路を構成し、発振器の出力を反転増幅回路の入力端子に接続し入力波形と出力波形を計測した。 10kΩと100kΩの抵抗を用いて同様に、入力波形と出力波形を観測した。 2.2.非反転バッファ回路 実験１と同様に510Ωと5.1kΩの抵抗でGAIN-10の反転増幅回路を構成し、その入力側にバッファ回路を繋げ、バッファ回路の入力には発振器の出力を接続した。 １．の状態で実験１と同様に入力波形と出力波形を計測した。 2.3.非反転増幅回路 入力電圧を正弦波200MHz、2Vp-pに調節した。 次に増幅度11の非反転増幅回路を構成し発振器を接続し、実験１と同様に入力波形と出力波形を計測した。 2.4.加算増幅回路 信号の増幅度をそれぞれ-3.3、-1とし、-3.3には正弦波200MHz、2Vp-pを接続し、-1には±2V出力の直流電圧源を接続した。 ±2Vの調節つまみの回転により、加算増幅回路の出力信号の変化を観測を行なった。 2.5.差動増幅回路 増幅度10の差分動作増幅回路を構成し、－入力には三角波200MHz、2Vp-pを接続し、＋入力には可変抵抗を用いた、直流電圧源を接続した。 可変抵抗の調節ツマミの回転によりプラス入力側の電圧を変化させ、－入力信号と出力信号の変化を観測した。 可変抵抗の調整による－入力信号の変化をさけるため、発信器の出力と差動増幅回路の間にバッファ回路を設け、可変抵抗の調整による－入力信号の変化が起きなくなる事を観測した。 結果と考察 反転増幅回路 図１：反転増幅回路の回路図 実験で用いた反転増幅回路の回路図を図1に示す。この回路には電圧1V(2Vp－pの電圧)の交流電圧がかかっている。 図2：R1=510Ω、R2=5.1kΩの時の反転増幅回路の入力信号e1と出力信号e0 図3:R1=10kΩ、R2=100kΩの時の反転増幅回路の入力信号e1と出力信号e0 図2、図3はそれぞれR1=510Ω、R2=5.1kΩ、R1=10kΩ、R2=100kΩの時の反転増幅回路の入力信号e1と出力信号e0をグラフ化したものである。 (1) より、いずれの回路も増幅度が-10であり、入力信号に対して、出力信号の電圧が10倍、位相が反転していることが読み取れた。 また図2、図3を比べてみると、図2の入力信号の電圧が発振器の出力電圧に対して、約1/2小さくなっている。これは発振器の出力抵抗が約600Ω、反転増幅回路の入力抵抗R1の値が510Ωと、発振器の出力抵抗に対し、反転増幅回路の入力抵抗R1の値が小さいためにこのような影響を受けていると推測した。実際に計算によって入力信号の電圧が発振器の元の出力の1/2になるのかを考えてみた。 以下図3は発振器の出力抵抗と反転増幅回路の入力抵抗に着目した簡略図である。実験と同じ値の発振器の内部抵抗(出力抵抗)R0＝600Ω、反転増幅回路の入力抵抗R1=510Ωとした。 図3において、 (2) (3) (3)式に実際の値
- レポート 理工学 反転増幅 差動増幅 加算増幅 バッファ回路
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差動増幅回路
- 差動増幅回路 11月９日 ［実験目的］ 差動増幅回路の入出力特性及び周波数特性を測定し、その特性と動作を理解する。 ［理 論］ 図１は、差動増幅回路の原理図である。その動作は、トランジスタ TR1,TR2それぞ れに入力の電圧の差が増幅されて出力される増幅回路で種々の特性を備えている。 今、TR1，TR2 の増幅度を A1，A2 とし、各入出力電圧を図 1 に示したよ うにそれぞれ Vi1，Vi2，VO1，VO2 とすると、 入力端子 1・2 間からみた入力電圧 Vi は、 Vi ＝ Vi1 － Vi2 出力端子 3・4 間からみた出力電圧 VO は、 VO ＝ VO1 － VO2 で表すことが出来る。従って、 VO1 ＝ Vi1・A1 VO2 ＝ Vi2・A2 より、 VO ＝ Vi1・A1 － Vi2・A2 となる。 増幅度 A1，A2 が等しいとすると、 VO ＝ （ Vi1 － Vi2 ）・A なる式が成立し、入力電圧の差が増幅されて出力されることになる。 Vi1＝Vi2 、すなわち入力電圧が同相で同振幅であれば、出力電圧は 0 となり、異なれ ば入力電圧の差が増幅されて出力されるのが差動増幅器である。 従って、電源電圧の変動、外来雑音等があってもこれらが同相であれば出力されない ことになる。これは、電源電圧の変動に対しても安定に作動し、信号対雑音比（S／N） も良くなることを意味し、入力電圧が小さく、電圧変動、雑音の影響を受けやすい場合 には、有効な回路となる。 ［使用機器］ 差動増幅回路実習装置 １ 直流安定化電源 １ 直流電流計 （mA） ２ デジタルボルトメ－タ－ １ AC ボルトメ－タ－ ２ 低周波発振器 １ ［実験方法］ 1.入力電圧-出力電流特性 実習装置の出力端子 5 , 6 、11 , 12 に直流電流計を接続し、出力端子 7 ，9 間にデジタルボルトメ－タ－を接続する。 デジタルボルトメ－タ－は、 RANGE を AUTO、FUNCTION を V 、DCにし、端 子 7 , 9 は COM 端子と V、Ω 端子に接続する。 （２）デジタルボルトメ－タ－と実習装置の電源を入れる。 入力端子 1 , 3 を短絡し、実習装置中央下部のツマミで VR1 を調整して、 デジタルボルトメ－タ－の値が約 0.00 となるようにする。 （４）（2）の短絡をはずし、7 , 9 間のデジタルボルトメ－タ－を入力端子 1 ,3 に接続し、直流安定化電源（- 1V から測定するので、はじめは -電源を使 用する）を 2 , 4 に接続（- をア－ス側つまり 4 につなげる）し電源を入 れる。 入力電圧を直流安定化電源のツマミで - 1V ～ 0 ～ + 1V に変化させ（デジタルボルトメ－タ－で観測）、この時の出力電流を直流電流計により値を読む。 変化の有無にかかわらず測定すること。 - 500～+ 500 までは 50V 間隔で、その他は 100V 間隔で行う。 端子 5 , 6 を Ic1 、端子 11 , 12 を Ic2 とする。 ＊0～1000mV 測定時の接続 （-1000mV～0 の測定時は直
- 差動増幅回路 医用工学 入出力特性 周波数特性 トランジスタ
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負帰還増幅回路
- 4.1 無帰還時周波数特性(1) 電子電圧計のRANGEを3Vに設定しトランジスタ増幅器の出力端子に接続した．発振器の出力を最小の位置にセットし周波数ダイアルを1kHzにした．トランジスタ増幅器の各スイッチを以下のように設定した． NFB → 切 → 入 NFB% → Z(＝中立) → 0.22µF 各機器間の結線，スイッチの設定を確認して電源を投入した． 発振器の出力を調整し，電子電圧計の指示が0.3V付近となるように設定した．オシロスコープのスイープレンジ，電圧レンジを調整しブラウン管面で見やすい大きさ，周期に設定して，増幅器のおよその利得を測った． 電子電圧計のRANGEを1.0Vに設定して出力が316mV(-10dBV)ちょうどとなるように発振器の出力を微調整する． 電子電圧計をトランジスタ増幅器の入力端子に接続し，入力電圧 を読み取った．このときの入力電圧と出力電圧の比が1kHzにおける増幅器の利得である． 入力電圧 を一定の状態で周波数を変化させた時，出力電圧 がどう変わるかを記録した．周波数を変えたときの利得は となる． 周波数範囲は10Hz〜2MHzとし増幅器の入力電圧は常に一定で測定した． 4.2 無帰還時周波数特性(2) 増幅器の各SWは， NFB → 切 → 入 NFB% → Z(＝中立) → 2.2µF に設定し，4.1と同様に周波数の変化に対する利得を測定した． 4.3 帰還時周波数特性（電流帰還） 増幅器の各SWを， NFB → 入 → 入 NFB% → Z(＝中立) → 0.22µF に設定した．増幅器出力端子の電圧を測定すると4.1，4.2の場合より小さくなっていた．そこで，1kHzにおける発振器の出力を調整して4.1の場合と同じ電圧値に設定した．次に，4.1，4.2と同様に周波数の変化に対する利得を測定した．
- レポート 理工学 負帰還 電流帰還 電圧帰還
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低周波電力増幅回路(プッシュプル回路)
- ・概要 今回の実験ではB級プッシュプル増幅回路の動作を理解するための実験を行った。実験内容はプッシュプル回路の入出力特性、周波数特性、バイアス電流の変化によるクロスオーバー歪みの観察である。 まず初めに入出力特性の実験を行った。0.5Vから0.1V刻みに入力電圧を上げていき、そのときの出力電圧を記録した。入力電圧が2.7Vまで上がった時に出力が歪んだ。 次に入力電圧を0.5V一定として周波数特性を記録した。10Hzから波形を観測出来なくなった260ｋHzまで漸次周波数と変化させた。電力利得PGは低周波（10〜30ｋ）の範囲では一定に上がっていったが、それからは急激に変化していった。 最後に歪率計を用いてクロスオーバー歪みを観察した。これは0付近まで増幅に使用してしまうため、半波のつなぎ目付近に歪（クロスオーバー歪という）が生じてしまう。歪率はバイアスが2.0のときに一番小さかった。 今回の実験で大まかではあるが、A級、B級の増幅回路について理解できた。 ・実験目的 トランジスタB級プッシュプル増幅回路の動作を理解し、A級やB級との違いについて理解する。 1）入出力特性の測定 入力信号を0から漸次増加させて出力が飽和するまで、入出力電圧を記録する。 2）周波数特性の測定 入力信号電圧を出力が歪まない一定値にして、周波数を10Hzから徐々に増加(対数目盛)させて出力電圧を測定する。 次式から電力利得を算出する 3）バイアス電流を変化させ、クロスオーバー歪みを観察する。 また、歪率計を用いて歪率を測定する。 ・考察 1）ｄB表示の周波数特性のグラフを見ると、15Hz〜30kHｚ程度までは一次関数的に利得が安定している。だがそれ以降は利得が急激に上がり、急激に下がっている。この回路は低周波電力増幅回路を言うことを考えると15Hz〜30kHｚ程度の周波数を増幅することに適しているといえる。
- レポート 理工学 電気 電子 実験
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低周波電圧増幅回路の設計・製作
- ・概要 今回の実験は低周波電圧増幅回路の設計・製作を行い、その特性を測定することにより、動作原理を理解するための実験を行った。 まず回路の製作を行ったが、回路設計は既にしてあり、順序に従い各抵抗値・コンデンサ容量を計算して提示された回路図に沿って組み込んでいった。算出された値は、実際の素子の値にはないものなので、近似したときの近い値の抵抗、コンデンサを使用した。 回路の製作を終え、次にその回路が計算にて予測される電圧に近いかどうかを測定した。これは計算の間違いによって誤った定数で回路を組み立てると、再計算や半田付けの再作業が必要となるため、実装する素子の値が正しいかどうかを検証するためである。 最後に帰還時の周波数特性と回路を負帰還に結線したとき利得が周波数によってどう変化するかの特性の比較を行った。 今回の実験より、この回路の総合利得はRL1、RL2,RE1,RE2によってのみ算出するこ とができ、容易に任意の倍率の増幅を得られることがわかった。そして回路の基本となる低周波電圧増幅回路の設計方法、回路の検証を行う方法を理解することが出来た。 ・実験目的 簡単な低周波電圧増幅回路の設計・製作をおこない、実際にその特性を測定することにより、動作原理と設計・製作の基本を理解する。 ・回路設計・製作 今回設計・製作する回路は、上図に示すような「帰還バイアス形エミッタ接地二段増幅回路」でオーディオ用のプリアンプなどによく用いられる。 （増幅率、最適動作点、各抵抗値、カットオフ周波数の算出方法に関して実験書に記載） ・実験方法 製作した回路について実験し特性測定を行う。 （1）動作点の測定 入力端子と回路のアースを接続して増幅回路に信号が入らないようにして、直流電源装置から12Vを加えたときに、計算結果の検証で求めた ?〜?のポイントの電圧を実際にテスターで測定し、大きな誤差がないかを確認する。
- レポート 理工学 電子 電気 実験
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