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<単安定マルチバイブレータ>

単安定マルチバイブレータの出力信号のパルス幅は、
入力信号の周波数に関係があるのか教えて下さい。

URLなどの回答は結構です。
文字での回答をよろしくお願い致します。

A 回答 (2件)

関係があります。


入力信号には周波数の上限があります。高い周波数では正しく働きません。
例えば出力パルス幅が1mSecの単安定マルチバイブレーターでは入力信号のパルス間隔は1mSecより長くなければなりません。短いと1つのパルス発生が終わらないうちに次の入力でトリガーされてしまうので出力は1mSecで終わらずにずっと出たままになります(またはパルス幅がデタラメになることもあります)。
この動作をリトリガと言っています。これを積極的に利用して入力信号が途切れたことを検知することに使うこともあります。
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あるに決まっているでしょ。


しかし、最近公園でシーソーってみかけませんね。
ほとんどバランスしたうえで、片側の地面に張り付いているシーソーは
多少のショックでは反転しませんよね。
あなただって、寝転んで遊んでいないで机で勉強しなさい!と言われたぐらいでは、
動かないのと一緒です。その気にさせ出てもらわないとだめですよね。
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この回答へのお礼

話飛んでますよwww

お礼日時:2017/11/28 11:45

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Qマルチバイブレータのパルスについて

単安定マルチバイブレータ(コレクタ・ベース結合)のパルス式

τ=0.7CR

があります。これの由来?何故この様な式になるのかがわかりません。詳しく教えて頂ければ幸いです。

Aベストアンサー

 
 
 (以下はマルチバイブレータの過去回答からの抜粋改編です。)


 マルチバイブレータの単段。回路的には固定バイアス方式のコンデンサ結合増幅回路ですが、大振幅のスイッチング動作をします。 単安定型では右側トランジスタのコレクタから左側Trのベースに直流的に(単に抵抗で)結ばれます。 無安定型では図と同様のコンデンサとRbによって結ばれます。


      ┯     ┯Vcc
      |     |
      Rc     Rb  
      |     |   C…
      C──C─┴──B
     …B          E
      E           ┷
       ┷

(図が折り返らないように画面幅を広くして見てください。)


..................................................................... Vcc
   ↑
   |
 Vcc-Vbe
   |
   |                Vbe(on)約0.65V
 _↓___          __↓
........↑..........│......................../..................グランド
   |     │      /    ↑
   |     |     /
Vcc-Vce(s) |    / 
   |     | /   Vccに向かって指数変化 
   ↓     |/   時定数τ=CRb





 左側の駆動役のトランジスタのコレクタ波形は、オフではVcc、オンではVces(sは飽和)ゆえ、振幅はVcc-Vcesです。 この振幅がコンデンサを素通り的に渡って右側トランジスタのベースを負に引き下げます。べースは今までオンしていた電圧 Vbe(0.65V程度)であったのが、そこから急激に負に振られます。
その直後からRb経由で充電が始まります。コンデンサの充放電の式は、お馴染みの
  V=Vo・exp(-t/τ)
です。(*)
初期値Voに相当する電圧は、充電の最終到達値はVccなので それとの差を図から読めば簡単です。
  Vo = Vcc-Vbe + Vcc-Vces = 2Vcc-(Vbe+Vces)
です。
右トランジスタのベースが再びオンになる電圧は、これも最終値Vccから測って Vcc-Vbe ゆえ、これらを充放電の式に入れると、
  Vcc-vbe=(2Vcc-Vbe-Vces)・exp(-t/τ)
となります。
この式を満たすtが、トランジスタがオフしてるパルス幅です。それをtwと書くと

  exp(-tw/τ)=(Vcc-Vbe)/(2Vcc-Vbe-Vces)
  tw =τlog{(2Vcc-Vbe-Vces)/(Vcc-Vbe)}
logは自然対数。
単安定の場合はこれがそのまま出力パルスの幅です。
無安定の場合の周波数は
  f=1/(2tw)

 ところでシリコンの小信号Trでは Vbe≒0.65V、Vces≒0.2V 程度です。古風な12V電源とか5V電源の場合はこれらをゼロとした近似式がよく用いられます。すなわち。
  tw≒τlog(2)
  f≒1/( 2τlog(2) )



(*)
これがコツ。
最終状態から測れば、式は常に exp(-t/τ)になるのです。
(1-exp(-t/τ))は使わなくともよいのです。




↓抜粋もと
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=692084&rev=1
 
 

 
 
 (以下はマルチバイブレータの過去回答からの抜粋改編です。)


 マルチバイブレータの単段。回路的には固定バイアス方式のコンデンサ結合増幅回路ですが、大振幅のスイッチング動作をします。 単安定型では右側トランジスタのコレクタから左側Trのベースに直流的に(単に抵抗で)結ばれます。 無安定型では図と同様のコンデンサとRbによって結ばれます。


      ┯     ┯Vcc
      |     |
      Rc     Rb  
      |     |   C…
...続きを読む

Qマルチバイブレータの周期の測定の計算値との比較

一番簡単な単安定マルチバイブレータの回路で実験をし、単安定マルチバイブレータ(R=68KΩ,C=2.2μF)ではトランジスタのベース・エミッタ電圧、コレクタ・エミッタ電圧の波形を測定したのですが、測定結果はT=75msで、計算値T=0.7CRと値が大幅にずれてしました。これは何故なんでしょうか?実験の行い方が悪かったのでしょうか?また、無安定マルチバイブレータでも、Tが計算値と一致しない現象が起きてしまったのですが、これも単安定マルチバイブレータと同じ理由で値が一致しないのでしょうか?

Aベストアンサー

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Aベストアンサー

 
 
>> コンデンサ電荷の変化らしいのはわかった、 しかし交互というのがいまいち <<


 ↓これですね。
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
中央で静止しないわけは、流れ出す慣性のために重心移動の変化に即応できず、行き過ぎる(水の捨て過ぎと補充し過ぎ)るからです。チョロチョロ流し込む時間が振動の周期になってます。
これを二つ背中合わせにした↓が、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
水は全部こぼれる=徹底した行き過ぎです。 これも下図のように重心移動してます。B側が下がるとBの水が全部こぼれ、A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; もともとFlipFlopはambiguousな日常語で自走マルチをも含意してます。なのでformalな表現では、端的に bistable circuit 双安定回路 と言います。 )
閑話休題。


 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。
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。
キャパシタ両端の電位差 V と蓄積電荷量 Q は単純に比例関係です。
  V ∝ Q
時間微分して
  dV/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)dt  …(3.3)
式を 『 もし通る電流が一定な状況ならば、変化時間dtが小さいほど電圧変化dVは小さい 』 と読みます。
 これによれば、
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ので) 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 急降下電圧振幅と キャパシタの反対側に居るRbで決まります。 端的に言うと「キャパシタは変化分だけを通す、直流は通さない」です。


 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。


 マルチバイブレータ回路は「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。そのプロセスは;
 電源の上昇による d(電源電圧)/dt の電流がキャパシタを通って両トランジスタのベースに流れ込み、両トランジスタは普通のアンプの状態になります。こうなれる程度にベース電流がないと、つまり電源電圧変化が速くないと、起動できません。
 で、アンプなので両方とも相手から来たのを反転拡大して相手に渡します(コンデンサは変化するものはそれなりに通します)ので、些細な動きが加速的に拡大されて、大きな動き つまりどっちか片方が完全オンで他方が負けて完全オフになります。これが起動です。
 この「些細な動きの急拡大」は反転のたびに起きます。

 抵抗値が 十分に Rc<Rb であることも必要です。
そのわけは、オフ時の Rc充電が終わる前にオンになると コレクタ振幅が小さい。 続くRb充電の時間内に前回よりRc充電が不足だと、次回の振幅がさらに減り、やがて発振が止まってしまうからです。

 なお、「最初の一撃」が無くても立ち上がれる弛張型もあります。


 エレクトロニクス的な解説は検索すれば豊富にありますが不肖私の回答の中から;
↓周波数の詳細を話してたようで。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=692084&rev=1
↓「木を語るのか森を語るのか」
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1386547&rev=1
 
 

 
 
>> コンデンサ電荷の変化らしいのはわかった、 しかし交互というのがいまいち <<


 ↓これですね。
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
中央で静止しないわけは、流れ出す慣性のために重心移動の変化に即応できず、行き過ぎる(水の捨て過ぎと補充し過ぎ)るからです。チョロチョロ流し込む時間が振動の周期になってます。
これを二つ背中合...続きを読む

Qマルチバイブレーターについて

各マルチバイブレータについての質問で、非安定マルチバイブレータ,単安定マルチバイブレータ,双安定マルチバイブレータはそれぞれ身近なところで、どんなところに使われているのか教えてください。お願いします

Aベストアンサー

[補足要求]「あなたの質問は、『宿題の丸投げ』のようにも見受けられるのですが、違いますよね?」
[この回答への補足]「違います」
……というやりとりが(私の脳内で)行われましたので、ご回答します。

以下、栃木県立栃木工業高等学校電子科のサイトを参考にさせて頂きますと、

・非安定マルチバイブレータ:
  無安定マルチバイブレータとも呼ばれ、方形波パルスの発振器として使われます。例えば自動車のウィンカーの点滅など。

・単安定マルチバイブレータ:
  一安定マルチバイブレータとも呼ばれ、一定幅のパルスを作るのに利用されています。

・双安定マルチバイブレータ:
  フリップフロップとも呼ばれ、コンピュータの記憶回路などに利用されています。

詳しくは
 http://www.tochiko.ed.jp/gakka/D/MULTI.html
をご覧下さい。

なお、質問者さんと全く同じ質問が、例えば
  http://okwave.jp/qa135180.html
で出されていますので(01/09/14)、参考になると思います。検索してみましょう。
また、「マルチバイブレータとは」でネット検索すれば、このQ&Aサイトで質問を立てるよりもずっと早く、より正確で詳しい回答がたくさん見つかると思いますよ。念のため。

[補足要求]「あなたの質問は、『宿題の丸投げ』のようにも見受けられるのですが、違いますよね?」
[この回答への補足]「違います」
……というやりとりが(私の脳内で)行われましたので、ご回答します。

以下、栃木県立栃木工業高等学校電子科のサイトを参考にさせて頂きますと、

・非安定マルチバイブレータ:
  無安定マルチバイブレータとも呼ばれ、方形波パルスの発振器として使われます。例えば自動車のウィンカーの点滅など。

・単安定マルチバイブレータ:
  一安定マルチバイブレー...続きを読む

Qパルス幅とオシロスコープについて教えて下さい。

パルス幅をT=5msになるような、
コンデンサと抵抗の組み合わせが何通りもあると思うのですが、
この理論値を使って、回路を組みオシロスコープでみてみると、
コンデンサと抵抗の組み合わせによって波形が違ってきます。
これは何故なんでしょうか?

よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

はじめまして。
結論から言いますと、コンデンサの容量が関係しています。

例えば、R=5kオーム、C=1マイクロ で構成される回路と、
    R=5Mオーム、C=1ナノ で構成される回路では、
コンデンサに充電される早さが違います。もし、boke-bokeさんがラプラス変換を習っているのであれば、簡単に充電される時間が求められると思います。電気電子系の友人に求めてもらうのも手だと思います。

直感的に考えるのであれば、一般的に、コンデンサの容量が大きくなればなるほど、波形のなまり(ゆがみ)は大きくなります。
なぜなら、コンデンサに充電されるまでに時間がかかるからです。その分、波形はゆっくりと頂点(?)に向かって上昇していくのです。

色々書きましたが、波形の違いはコンデンサの大きさの違いによるもので、
コンデンサが大きくなればなるほど、波形はゆっくりと上昇していきます。

これで、解ってもらえるでしょうか?

Q4538Bのパルス幅の計算

4538Bをモノステーブルマルチバイブレータで使いたいのですが、パルス幅の計算式が、手持ちの資料、インターネットで検索しても見つからないので困っています。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

基本的に半導体の情報はほとんどpdfファイル化されてますよ。これほど情報開示が進んでいるのは半導体関係以外にはないと思うほどです。参考URLに東芝の半導体情報サイトをあげておきますので、検索してみてください。

TC4538BP(東芝)のデータシートより。
t_wout=C_x*R_x

その他の各社半導体情報サイト
NEC: http://www.ic.nec.co.jp/
三洋: http://www.semic.sanyo.co.jp/
三菱: http://www.semicon.melco.co.jp/
日立: http://www.hitachi.co.jp/Sicd/index.htm
松下: http://www.panasonic.co.jp/indg/sc/index.html
などなど。

参考URL:http://www.semicon.toshiba.co.jp/

Q無安定マルチバイブレータ(電子ホタル)について。

電子ほたるの点滅時間の測定をしたのですが、理論値よりも点滅時間が短くなってしまいました。
理論値はtw≒0.7CRで計算しました。
どうやら実験値は理論値の式を満たしていないらしいのですが、何故短くなるんでしょうか?
教えてください<(_ _)>

Aベストアンサー

>理論値はtw≒0.7CRで計算しました。

この式を見ていると、コンデンサと抵抗の部品による誤差も考えられますが、発振周期が短くなると言うほかの原因も考えられます。
参考URLの2ページ目、図8-1をご覧ください。理想的な動作波形があります。そして、右側の図8-2の実測波形と比べてみてください。
どこが違うでしょう?
ベース・エミッタ間電圧VBEが、理論では-5Vとなると言っていますが、実測値では、-4V程度です。これは、トランジスタのVBEやVCE、ダイオードの電圧降下をゼロとして近似しているからだと思います。
図8-1の一番下、VBE2の波形を見てください。
図中の(B)の位置が-5VでそこからτB=C1RB2の放電が始まっています。しかし、実際は-4Vから放電しますから、図中(C),(D)の幅が短くなります。逆のトランジスタも同様ですから、発振周期が短くなります。

参考URL:http://www.cqpub.co.jp/hanbai/PDF/34481/3448_8syo.pdf

Qマルチバイブレータについて

各マルチバイブレータについてのご質問になりますが、非(無)安定マルチバイブレータ、単マルチバイブレータ、双安定マルチバイブレータの、各それぞれの応用例を、教えてくださいm(__)m。
どういったものに使用されているのか教えてください。
是非お願いいたしますm(__)m。

Aベストアンサー

こんにちは。
非安定マルチ→発振回路、分周回路

  あまり高い安定度を必要としない周波数源として使われる事が多いよう
  です。またベース(ゲート)回路に発振周波数の整数倍の周波数を入力
  すると入力信号に同期した整数分の一の方形波を取り出す事ができます。

単安定マルチ→トリガパルス整形回路を動作させる信号をアナログ信号から
  パルスを作るチャタリング防止接点などの振動で細かい沢山のパルスが
  発生したとき、単安定マルチの時定数以下の細かいチャタリングパルス
  をキャンセルできる。

双安定マルチ→計数回路、分周回路、記憶回路、方形波への波形整形
  コンピューターで一番使われてる回路はこれでしょうね。

こんなところでいかがでしょうか。

Qマルチバイブレータの働き

マルチバイブレータはどのような方面に使われているんでしょうか?教えてください。

Aベストアンサー

ちょっと漠然とした質問ですので、答えにくいのですが、知ってる範囲で・・・

基本的には電気製品全般で何らかのリズムを必要とする部分に使われてます。

1.ちょっとくらい、いいかげんでも良いから簡単に繰り返し波形が欲しい。(無安定マルチバイブレーター)最もわかりやすいなのは踏切の遮断機の交互点滅。

2.きっかけになる信号(トリガ=引き金)が来たときに決まった時間のON信号を出したい(単安定マルチバイブレーター)用途はスイッチを押したときに「ピ-ッ」と1秒間音を鳴らす。スタートを押したら3分後にブザーを1秒鳴らすなら2回使ってますね(笑)

応用はたくさん有りすぎて書き切れません。設計者本人も気づかずに使うこともあるほど、ごく当たり前にある機能です。

Q立上がりと立下がり、両方のエッジでパルスを出したい

デジタル回路についての質問です。
今、デジタルオーディオのDAI-DACを自作しようとしていて、DAIを切り替える回路を考えているところです。
DAI-DAC間の信号線を切り替えるのは、マルチプレクサなどを使用すればできる作例を見つけましたが、DACにもリセット信号が必要なことに気づきました。
リセット信号を入れるために、単安定マルチバイブレータを入れればよいと思うのですが、
私の理解の範囲では、結局のところ、立上がりエッジか立下がりエッジかどちらかの入力でしかパルスが出ないらしいので、マルチプレクサの選択端子と同じ電圧を入れるだけでは、片方の向き(A→Bなど)だけしかリセット信号が取り出せないことになってしまいます。
両方のエッジで単安定なパルスを出力できる簡単な回路がありましたら教えてください。

Aベストアンサー

こんにちは。
微分回路を通すと、立ち上がりで正方向、立下りで負方向(マイナス)のパルスが出ます。

これをダイオードブリッジで整流(両波整流)すると、振幅方向が両方とも正方向のパルスになります。

これをシュミットトリガなどで波形整形すればよいのではないでしょうか。


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