• ベストアンサー

微分回路、積分回路について

先日オペアンプとコンデンサを用いた基本的な微分回路と積分回路について実験を行いました。基本的な回路では微分積分どちらの回路でも波形が歪んで出力されました。 その後微分回路はコンデンサと直列に抵抗を接続する回路、積分回路はコンデンサと並列に抵抗を接続する回路に作り替え同じ条件で実験すると出力波形の歪みが小さくなっていました。 なぜ抵抗を追加しただけで歪みが小さくなるか教えてください。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • xpopo
  • ベストアンサー率77% (295/379)
回答No.3

 微分回路は コンデンサと直列に抵抗を接続 しないと発振しやすくなります。入力する信号源のインピーダンスが十分に低ければ完全に発振してしまいます。  積分回路は帰還回路がコンデンサだけだとオペアンプの出力のDC電位が定まりません。コンデンサに充電された電圧でオペアンプの動作点が決まりますので場合によっては動作点がオペアンプのプラスかマイナスのどちらかの電源電圧に近づいてしまうと波形がその近づいた電源電圧で潰れてしまいます。  帰還コンデンサに並列に抵抗を挿入すれば、出力の動作点はGND近くで動作するようになります。結果、歪も少なくなります。

その他の回答 (2)

回答No.2

具体的な回路も具体的な入出力波形(歪みかた) も示さないのは、質問として拙いと思いますよ。 方形波でも入力したのでしょうか?

  • shintaro-2
  • ベストアンサー率36% (2266/6244)
回答No.1

回路図を描いて、測定した部分の電圧を示す式を求めてください。 そうすれば理解できるはずです。

関連するQ&A

  • 微分・積分回路

    今電気基礎実験という授業で単純なRC回路の微分・積分回路にオッシロスコープを使って波形をスケッチしてコンデンサと抵抗を入れ替えただけで波形が大きく異なることを理解する実験を行っているのですが、レポートを書く際に考察で「抵抗とコンデンサを入れ替えただけで微分と積分が入れ替わる理由を考えること」と指定されているのですが 実験の際には波形をスケッチしただけのなで波形を見ただけじゃ波形が大きく異なる理由がわかりません・・・ どうかわかる方教えてください

  • 微分回路、積分回路の条件

    抵抗とコンデンサ、オペアンプを用いて作成した基本的な微分回路、積分回路で正常に微分および積分される条件を詳しく教えてください。

  • OPアンプ:微分回路と積分回路について質問です

     オペアンプを使った、実際に用いられる微分回路では、電圧信号入力端子から抵抗を介してコンデンサにつながれますよね。また、積分回路では、コンデンサに並列に抵抗がつながれます。なぜこうすると良いのですか?どんな利点があるのか、またその理由を教えていただきたいのです。  微分回路では、コンデンサに電流が流れすぎないようにするためだと思っているのですが、この考えはあっているのでしょうか?  回答宜しくお願い致します。

  • 微分・積分回路

    質問していることが変だったら、すみません。なにぶん理解が浅いもので、、、 まず下の画像なんですが、out putの波形はin putの波形を微分したものなのですか? もしそうならば、積分回路・微分回路ともに出力にて観測できる波形(正弦波、パルス波、三角波など)は積分・微分されて出た波形になりますよね?

  • オペアンプ微分回路のステップ応答の時間幅について

    オペアンプμA741による微分回路の質問です。 微分回路は、反転増幅回路(負帰還側抵抗を4.7kΩ、負入力側抵抗を20Ω)の負入力側抵抗に直列にコンデンサ20μFを接続したものです。オペアンプには±15Vを供給します。 この回路をOrCad(Pspice)で作成し、ステップ入力(1V)を与えると、出力は、振幅-14.6V、時間幅0.0031sのパルス波形になりました。パルスの面積は、14.6*0.0031=0.045となります。 一方、オペアンプの負側の電源電圧を-20Vにすると、ステップ応答は、振幅-19.6V、時間幅0.0024sのパルス波形となり、その面積は、19.6*0.0024=0.047となりました。 ここからが質問です。理論的なステップ応答はCR(dv/dt)=CRδ(t)ですが、オペアンプがδ(t)を出力できるわけがありませんよね。電源電圧以上の出力は出せませんから。それならば、理論的にはδ(t)となる出力は、実際のオペアンプの微分回路はどのように出力するのでしょうか? 上に書いたOrCadでの2つの実験では、共に、ステップ応答の出力としてのパルス波形の面積が、CR=0.000001*4700=0.047にほぼ一致します。つまりオペアンプはインパルスは出力できないけども、その面積(積分)が一致するような出力になっています。この解釈であっているでしょうか?また、どういう理屈でこのように動作するのでしょうか? オペアンプ関係の書籍などを見ても、この件についての説明は見あたりませんでした。インターネットで検索しても答えが見つかりませんでした。なにかご存じの方がいらっしゃれば、ご回答頂ければ幸いです。

  • 実験 積分、微分回路

    実験で積分(RC)、微分回路(CR)で組み、その実験結果をレポートにするんですが、そのときの調べることで、 積分・微分回路で、”周波数により波形が変化する理由を考えよ。”というのがよくわからないことと、 微分回路で”積分回路でのRCを入れ替えでなぜ微分になるか?”が理解できてません。

  • RL微分回路・積分回路

    微分回路について調べたところ、どこにもRC微分回路についての説明しか載っていませんでした…。 一般的に微分回路・積分回路はコンデンサと抵抗で組まれるようですが、コンデンサの部分がインダクタンスになるとどうなるのでしょうか? ご迷惑おかけしますが、よろしければお教え願います。

  • 三角波の頂点がゆがむ理由(積分回路)

    オペアンプを使った積分回路の話です。 回路定数はR1=10KΩ R2=1.2KΩ C=0.0047μF。オペアンプには+-15Vの電源電圧を与えています。 基本積分回路(コンデンサと並列に抵抗が入ってないもの)に方形波(振幅1[V]、f=5KHz)を入力した結果、三角波が得られたのですが、その三角波の下側の頂点がとがっておらず-14V付近で歪んでいました。(三角波の上はの頂点が-11.5V、下が-14V) 同じ方形波を実用積分回路(コンデンサと並列にR2を接続したもの)に入力したときは歪みの無いきれいな三角波になりました。(上が1V、下が-1V) このとき、基本回路では頂点が歪み、実用回路では歪まないのか理由が分かりません。 -14Vより下の電圧が得られていないことから飽和のために頂点が歪んだと思ったんですが、どうも違うようです。スルーレートであれば実用回路でもゆがむはずだしと、考えがまとまりません。 いったいどのような理由で三角波の頂点がゆがんでいるのでしょうか?

  • 積分回路

    すいません、今回路図を勉強していてオペアンプの積分回路というものが出てきたんですが、積分を忘れてしまいました。 積分の基礎を教えてください、お願いします。 積分回路の式は Vo = -1/RC∫Vidt です。 Voが出力電圧、Rが抵抗,CがコンデンサViが入力電圧です。

  • オペアンプによる積分回路

    独学でオペアンプによる積分回路を勉強しているものです。下記のリンクの真ん中あたりにある「オペアンプによる積分回路」を実際にユニバーサル基盤の上に組み、動作実験を行っているのですが、うまくいきません(><)うまくいくどころかオペアンプを触ってみるとかなり熱くなってしまいます。 http://www.sxlist.com/images/www/hobby_elec/pyro1_31.htm オペアンプはAD811AN(下記リンクがデータシートです)の足が8ピンのものを使い、電源電圧は±15Vを印加しています。 http://www.analog.com/productSelection/pdf/AD811_d.pdf また、入力電圧は3Vp-pのサイン波で、R1=3kΩ、R2=2kΩ、C=0.00008μFです。 回路の電源電圧付近にはバイパスコンデンサとしてタンタルコンデンサ10μF(25V)、積層セラミックコンデンサ104=0.1μFを使用しています。 リンク先の回路の抵抗R1とR2を入れただけの回路なら、非反転増幅回路としてきちんと動作確認できているので、配線ミスとかはないと思います(><)しかし、リンク先の回路のようにR2の抵抗に並列にコンデンサCを入れて動作確認すると、オペアンプが火を噴きそうなくらい熱くなって出力が得られません。 少しのヒントでもかまいませんので、ご教授よろしくお願いします。