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マルチバイブレータのパルスについて

2006/01/18 03:43

Teleskopeの回答

Teleskope
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2006/01/21 08:03 回答No.5

　　　（以下は自走型マルチバイブレータの過去回答からの抜粋改編です。）　↓これが自走型の動作です。 http://www.technologystudent.com/images4/multi2.gif １．　↓弛張(しちょう)発振を理解するときの定番のモデルです。 http://www.suginami.ac.jp/club/pcc/hoshino/img/shishi.GIF 真ん中でバランスして静止しないわけは、流れ出るとき水が出過ぎるからです。チョロチョロ溜まるまでの時間が振動の周波数になってますね。上記を二つ背中合わせにした↓が、自走型マルチバイブレータのモデルです。 http://www.bousaihaku.com/bousaihaku2/images/announce/prevention/18_2.jpg このメカニズムは、B側が下がるとBの水が全部こぼれます、そしてA側に注水されるので重心がA側にじわじわ移動、やがてシーソーが反転します。　| 　|　　　　　　　　┌→→●B 　|A●→→→→┘ 　￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣変位　| 　|　　　　　┌←←←←●B 　|A●←←┘ 　￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣変位　一般に、動きに行き過ぎ（あるいはガタ）がある系なら何でもこのタイプの発振を起こせます。例えば電磁石ベルは鐘を打つハンマーの慣性質量とコイルのインダクタンス（電気的慣性）が共に行き過ぎ役を担当してます。２．　↓回路図 http://tsystemselectronics.com/images/products/astable-multivibrator.jpg http://www.mononagrove.org/mgonline/electronics%20stuff/talkingelectronics/Page%2017_files/Multivibrator-flash-complete.gif （余談ですが念のため； FlipFlopという語句はambiguousな日常語で、自走型マルチバイブレータをも含意してます。なのでformalな表現では bistable circuit 双安定回路と言います。）　半分の図です。　　電源電圧　　｜　　　　│　　　　Rc　　　　Rb↓ Rb電流が水チョロチョロ。　　｜　　　　｜　　｜　　　　｜　　　右トランジスタのベース。　　├─Ｃ─┴─┐ ベースは整流器であり　　｜　　　　　　　│ 電位は＋側に上昇できない。　＼　　　　　　　▽　しかしマイナス側に下が　　｜　　　　　　　｜　るのは自由。　　┷　　　　　　　┷ 左側のトランジスタはスイッチとして図の場所を接地したり離したりしている。上図は離れてるのでＣはRcで充電される。その充電電流はRc→Ｃ→ベース→グランド。 Rcは値が小さくしてあるので充電は素早くて電位は短時間に電源電圧まで上昇する。　　↓ そのあと左トランジスタがオンすると、　　電源電圧　　｜　　　　│　　　　Rc　　　　Rb↓ Rb電流は水チョロチョロ。　　｜　　　　｜　　｜　　　　｜　　　　　├─Ｃ─┴─┐ ベースは整流器であり　　｜　　　　　　　│ 電位は＋に上昇できないが　　|　　　　　　　▽　マイナス側に下がるのは　　｜　　　　　　　｜　自由。　　┷　　　　　　　┷ 左トランジスタがオンすると、 (*) コレクタの電圧が電源電圧からグランドに急降下するのでＣを通じて右のベース電位も同じく急降下する。今までプラス電位ギリギリだったのがマイナス電位に急降下するので右トランジスタはオフする。その後、ししおどしの水チョロチョロと同じくＣはRbでチョロチョロ充電される。ベースの電位が回復すると今度は右トランジスタがオンして上記の(*)の所に戻り、左右の立場が入れ替わって繰り返す。　以上です、電子回路に慣れてない人にとっては、Ｃが縦になってないだけでもうワケワカかも知れませんが。３．上記の「電圧が急変化するとＣを通じて反対側も同じ変化が…」の理由の説明。一般にキャパシタは、両端の電位差 V と蓄積電荷量 Q は単純に比例関係でその比例係数が静電容量Cと呼ばれています。　　CV = Q これを時間微分して　　CdV/dt = dQ/dt = 電荷の変化速度右辺はキャパシタを通り抜ける電流であることはおわかりと思います。　　dV = (通る電流/C)dt　　…(3.3) 式は『もし通る電流が一定な状況ならば、変化時間dtが小さければ両端の電圧変化dVも小さい、電流が小さいほど小さい』と読みます。　これによれば、左トランジスタが急激にオンして急降下する電圧波形がキャパシタの片端に加わると → 両端の電圧は殆ど変化しない → 反対端にほとんど同じ急降下波形が現れる、となります。　その際の「通る電流」は現れた急降下波形の電圧と電源電圧との間にいる Rb で決まります。トランジスタのベースはオフするので電流の出入りはありません。　ということで、意外でしょうがこの瞬間のキャパシタ電荷は殆ど不変ですので、電荷∝水量のアナロジーは成り立ちません。そのアナロジーにこだわると正しい理解に至れませんので要注意です。　「しし脅しの水量」に対応してるのは「キャパシタの電荷」じゃなくて「キャパシタ片側をグランド基準に見た電位」なのです。その正負に応じてトランジスタスイッチがオン/オフします。　また、「水が全部こぼれる行き過ぎ」に対応してるのは「ベースの電位が負に大きく急降下する」ところです。４．以下余談トランジスタのスイッチ動作は、部屋の壁に付いてる電灯のスイッチに似てまして、 http://www.411homerepair.com/ideas/Electrical_Wiring/pic/wallSwitch.gif http://eed.stef.teicrete.gr/labs/epsl/site%20pic/clipart_wallswitch.jpg 指で上下させる出っ張りがベースの電位のようなものです。　　グランドより上だと接点がつながる。　　グランドより下だと接点が離れる。と、単純なものです。　発振回路のタイプは、バネと質量の共鳴振動を利用する　Harmonic Oscillator、行き過ぎや弛(たる)みを利用する　Relaxation Oscillator に大きく二分されます。前者の代表例は水晶。原子レベルの結晶格子の振動そのものではなくマクロな形状の共振です。後者の和名は弛張(しちょう)発振で、代表例がこのマルチバイブレータです。　この自走型マルチバイブレータは「最初の一撃」がないと動き始めません。それは電源の素早い立ち上がりです。もし電源電圧がゆっくり上昇すると起動しません。　他に「最初の一撃」が無くても立ち上がれる弛張型もあります。 ↓抜粋もと http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1833834 　　