周波数特性から出た時定数の値

質問

オシロスコープの実験で微分回路と積分回路を組んで
周波数特性から得られた時定数の値
微分回路(2.7*10^-5)、積分回路(4.3*10^-5)が
回路定数から計算した時定数の値(3.0*10^-5)
とかなりの差が出てしまいました。

どうしてこのような大きな誤差（特に周波数～）が出てしまったのでしょうか？
回路内の抵抗が大きかったのでしょうか？
…よく分からなくて悩んでいます。

判る方、教えて下さい。よろしくお願いします。

※数分前に同じような質問をしましたが
間違って書いてしまったところがあるので再投稿しました。
削除依頼は出してあります。

回答No.3

gukky · ベストアンサー

#2です。
回路は一番単純な回路ですね。
だとすると考えられるのは、
・抵抗及びコンデンサの誤差
・寄生素子の影響又は測定器の影響
のどちらかの可能性が高いでしょう。

抵抗値及びコンデンサの容量値は実測値を使用していますか？
コンデンサは通常書かれている容量値に対して±10～20%の誤差があります。（それだけ精度が悪い素子であるということです）
抵抗も、物によっては±5%程度の誤差を持つものもありますので、計算値との差が気になるのなら、まずこれらの値が計算に用いた値とあっているのかを確認すべきでしょう。

寄生容量や寄生抵抗というのは、配線部分にある容量や抵抗のことで、配線自体も抵抗値がありますし、配線を隣接して行うと、配線間に容量が付きます。つまり、回路図で書いた部品以外の容量や抵抗を寄生素子といいます。
寄生容量は周波数が100kHz以上になると影響が大きくなる可能性があります。

それから、測定をどのようにされたかがわかりませんが、オシロで測定した場合、入力インピーダンスが回路に影響を与える可能性があります。簡単に言うと、測定端子間には1MΩの抵抗が付くことになるので、測定回路の端子間インピーダンスが1MΩより十分低くないと、オシロのプローブをつけたことによる誤差が無視できないレベルとなり、ご質問のレベルの誤差が発生することは十分考えられます。

お礼

どうもありがとうございました！寄生素子についてもよく判りました！
やはりコンデンサや抵抗が実測値
（書いてある物そのままを使ったので）でなかったのに原因がありそうです。
それから寄生容量や寄生抵抗にもありそうです。

本当に助かりました。丁寧に書いて下さって本当にありがとうございました。

回答No.2

gukky

#1の方も言われているようにそれほど外れているとは言えない値だと思います。
ご質問の内容だけでは、原因はわかりません。
考えられる誤差要因としては、
・回路は1次の微分、積分回路であったのか？
・回路に使用しているR,Cの値は実際に測定した結果を元に時定数を計算ているのか(R,Cの誤差は？)
・回路にオペアンプを使用している場合、オペアンプの影響が無視できるような使い方をしているのか？
・寄生容量、寄生抵抗やオシロの入力インピーダンスの影響を考慮しているのか？
・周波数特性から時定数を計算する方法に誤差や間違いが含まれていないか？
といった所です。
回路図があればより良いのですが、それは無理だとしても回路の説明がもう少しあると良いのですが。

お礼

アドバイスありがとうございました。
補足の方に回路の説明などさせていただきました。
もし回答出来るようでしたらよろしくお願いします。
すみません…

補足

アドバイスありがとうございます。
回路はどちらも直列回路で言葉で説明するのは難しいのですが
無理矢理図で書くと

-------|コンデンサ|------------
　　　　　　　　　　　　　　|
　　　　　　　　　　　　　抵抗
　　　　　　　　　　　　　　|
-------------------------------
　　　　　　　　　　　　　　|
　　　　　　　　　　　　　アース

こんな感じで…
これが微分回路で、左が入力、右が出力です。（---は導線）
積分回路はこれのコンデンサと抵抗を入れ替えたものです。

使用した抵抗やコンデンサは用意された物を使ったのでそれが原因かもしれませんね…。

計算は先生から実際に見本としてやってもらったので合っていると思います。

実は寄生容量や寄生抵抗という言葉を習っていないのです…。
辞書や検索で調べてみたのですが解説が見つからなくて…

お時間があれば説明して下さると助かります
すみません…

回答No.1

ceita

あなたの予想はそれほど外れていないと思います。
寄生成分とかで検索して見てはどうでしょう？

学校での実験とかでしょうからヒントで十分ですよね？
（というか私が詳しくないだけですが・・・。）

お礼

回答ありがとうございます。
ただ、寄生成分という言葉を習っていなくて（検索はしてみたのですが…）。
でも教えて下さって助かりました。