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トランジスタを2段使用した(カレントミラー)全波整流回路についてお聞きしたいのですが、入力に正弦波をいれて出力に全波整流がでる回路を作ったのですが、入力が負のときと正のときの出力を比較すると入力が負のとき正のときで全波整流の波高値がちがいます;; この理由を教えていただきたいのですがお願いします!!
また周波数を高くしていくと、より顕著にその現象がみられ、また位相もずれてきます。
よろしければそちらも教えていただけませんか??

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A 回答 (3件)

 回路を提示していただきまして、ありがとうございます。


 回路としては、カレントミラーの形をしていますが、Q1のエミッタに低インピーダンスの信号源をつないだ時点で、カレントミラー回路では無くなっているように思えるのですが、それはさておき。
 
 抵抗R1~R4に流れる電流を、それぞれI1~I4とします。
 信号が負電圧のときは、質問者さんが補足で書いているとおり、Q2が-1のゲインを持ったアンプになります。これを詳細に表すと、
 I4 = (Vin + Vbe1 - Vbe2 - Vee) / R4
 I3 = I4・hfe / (1 + hfe)
 Vo = Vdd - R3・I3
 なので、これをまとめると
 Vo = Vdd - (R3 / R4)(hfe / (1 + hfe))(Vin + Vbe1 - Vbe2 - Vee)  ・・・・・・(1)
 となります。ここで、
 R3 = R4、Vbe1 = Vbe2、hfe>>1、Vdd = -Vee   ・・・・・・(2)
  と仮定すれば、
 Vo = -Vin    ・・・・・・(3)
 になります。従って、入力電圧が負のときの誤差要因は、(2)の部分にあります。これらが1つでも仮定から外れると、(3)式に誤差が生じます。
 ここで、Q1のコレクタ電流はベース電流を無視すれば
 I1 = (Vdd - Vbe1 - Vin) / R1   ・・・・・・(4)
 であり、これはQ1のエミッタ電流にほぼ等しいのですが、これをQ2のエミッタ電流I4と比べると、Vinに対する増減が逆になっています。従って、Vbe1 = Vbe2 という仮定は厳密に言うと、成り立たないことがわかります。

 次に、入力電圧が正の場合、Q2のベース電圧Vb2は
 Vb2 = Vin + Vbe1  ・・・・・・(5)
 このとき、Q2はすでに飽和しているので、出力電圧は
 Vo = Vb2 - Vbe2 + Vce2  ・・・・・・(6)
 これをまとめると
 Vo = Vin + Vbe1 - Vbe2 + Vce2  ・・・・・・(7)
 となります。ここでの誤差要因は、Vbe1 - Vbe2 + Vce2 です。
 ここで、各部の電流を求めてみます。
 I3 = (Vdd - Vo) / R3  ・・・・・・(8)
 I4 = (Vo - Vce2 - Vee) / R4  ・・・・・・(9)
 I1 = (Vdd - Vbe1 - Vin) / R1  ・・・・・・(10)
 ただし、I4 > I3 なので、その差I4-I3 はI1の一部がQ2のベース電流として供給されます。
 従って、Q1のエミッタ電流 Ie1 は
 Ie1 = I1 - (I4 - I3)  ・・・・・・(11)
 となりますが、これはVinの増加につれて減少します。一方、Q2のエミッタ電流I4は、Vinの増加につれて増加するので、こちらの場合も、Vbe1 - Vbe2 が打ち消しあって0になるとは言いがたいです。
 なお、Vce2の飽和電圧は、コレクタ電流やベース電流の大きさに影響されますが、こういう回路の場合は数mV~200mVの値になると思います。これは何かを調整することによって0にすると言う訳にはいきません。

 方眼紙の横軸にVin、縦軸にVoを取り、(1)と(7)の直線を描いたとき、それがどこで交わるかが重要です。Vin=0 の縦軸上で交われば良いのですが、そうでなければ、Voに現れる2つの山の高さに違いが生じます。また、実際に測定してみるとわかりますが、2つの直線の交点あたりでは、スパッと動作が切り替わるのではなく、じわじわと切り替わるため、交点の角が丸みを帯びると思います。従って、入力信号の振幅が小さいほど、誤差要因の影響を受けやすくなり、バランスやゲインが狂います。
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この回答へのお礼

非常に丁寧に解説していただき、ありがとうございました。
これでぐっすり寝ることができます笑
ありがとうございました!!
また機会があればよろしくお願いします!

お礼日時:2006/07/04 01:17

 OPアンプを用いた全波整流回路であれば、容易に想像がつくのですが、カレントミラーを用いた全波整流回路は、私にとっては少々珍しいので、私が想像している回路と、質問者さんが実際に作った回路に大きな相違があると、話がかみ合わなくなりそうです。


 従って、回路の構成、及び正弦波を全波整流波形に変換する仕組みについて、文章でかまいませんから説明してもらえないでしょうか。その際、トランジスタにはQ1,Q2など、抵抗にはR1,R2などの番号を付けてもらえると助かります。
 

この回答への補足

http://www.ne.jp/asahi/evo/amp/tech/current_mirr …
上のサイトの右上図で説明させていただきます。
その図に、まず抵抗100KΩを両トランジスタのエミッタ側コレクタ側にそれぞれいれます。(Q1のコレクタ側の抵抗をR1 エミッタ側の抵抗をR2  Q2のコレクタ側の抵抗をR3 エミッタ側の抵抗をR4とします)よって抵抗は合計4つ使いました。
そしてQ1のエミッタ側とそのエミッタ側の抵抗R2との間に入力を印加します。入力は発信器で正弦波を印加し、接地しています。
出力はQ2のコレクタ側とそのコレクタ側の抵抗R3との間から取り出しました。
そして回路の上下に15Vと-15Vを印加しました。(Vcc=15V、Vee=-15V)
回路の構成はこのような感じです。。
おそらくですが正弦波を全波整流に変換する仕組みは、まずカレントミラー回路はダイオード接続なのでQ1はダイオードとみなせるので、入力が正の場合ダイオードがあるため電流は減少できずに一定の電流しか流すことができなくて、そのためカレントミラーを通してQ2にも一定の電流しか流せず結果的に出力は入力に追随するかたちになる。
入力が負の場合、増幅器としてはたらき増幅率は
Av=-R3/R4=-1
になるので反転する と考えています。。
自信ないですが・・・。
めちゃくちゃな文で失礼ですが、ご意見よろしくお願いします!

補足日時:2006/07/03 01:28
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 カレントミラー回路部の入出力特性のグラフで、その直線が原点を通るかどうか確かめてみてはどうでしょうか。


 
 抵抗とトランジスタから成る回路で周波数特性が平坦でないのなら、どちらに主な原因があるかは容易にわかりそうなものですが・・・。
 トランジスタ回路に周波数特性が生じる原因を挙げてこの回路でどのようにそれが影響しているかを考察すれば、レポートとしては十分ではないかと思います。
 

この回答への補足

ご意見ありがとうございます。
もう一度トランジスタの周波数特性についてよく調べてみたいとおもいます!
しかし依然として入力が正の時と負のときでは出力の全波整流の波高値が違う理由が見当もつきません。。
よろしければそちらのほうもご意見いただけたらうれしいです!
よろしくお願いします。

補足日時:2006/07/02 17:46
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Q全波整流回路について教えてください!!

いま、全波整流回路について調べていて、説明が難しくてよく分からないのですが、どなたか分かりやすく教えてくれないでしょうか?
あと整流回路との違いも分からないので教えてください。

ちなみに今、調べて出てきた物が・・・
1)理想ダイオード回路を組み合わせると全波整流回路が得られる.入力電圧の正負に関係なく正の絶対電圧が得られるので,絶対値回路とも呼ばれている.
 電源回路で使う全波整流回路とは別物である.
2)交流の全サイクルを利用するもの。

というような内容なんですが、どうかお願いします。

Aベストアンサー

質問者が言われる「説明」を、つぎのように理解されたらよいのではないでしょうか。

●すなわち ・・・

1) 理想ダイオードを巧妙に組み合せると、「全波整流回路」を作ることができ、これはまた「絶対値回路」とも呼ばれる。その理由は、この「全波整流回路」の入力側に加えられた電圧が、正の電圧(例えば+10V)であっても、あるいは、負の電圧(例えば-12V)であっても、常にそれら入力側電圧の絶対値と同じ大きさの正の電圧(この例では+10V、または+12V)が、その「全波整流回路」の出力側に現れてくるからである。ここでいう「絶対値回路とも呼ばれている全波整流回路」は、電源回路で交流電源を整流して直流電源にする場合に使う[全波整流回路]とは、回路構成やその主目的が異なっており、名称は同じであるが互いに別のものである。

2) 電源回路に使う[全波整流回路]という整流回路も、ダイオードの組み合せで作ることができる。この整流回路は、交流電源を全波整流して直流電源に変換するものである。全波整流とは、交流の全サイクル、すなわちプラス波側の電力もマイナス波側の電力も、[全て]利用して直流電力として取り出すようにする整流方法である。このため[全波整流回路]という。(ご参考: これに対し、交流電源のプラス側だけを直流に利用する整流方法を、[半波整流]といいます。)

●それぞれの回路の仕組みや動作原理を理解するには、先の回答にあったサイトなどにある説明が、役立つと思います。

●なお、全波整流回路と整流回路との違いは、分類上の違いです。全波整流回路というのは、整流回路の一つです。「整流回路」はいわば大分類、「全波整流回路」とか「半波整流回路」はその下のいわば小分類に属するものです。

以上、ご参考になれば幸いです。

質問者が言われる「説明」を、つぎのように理解されたらよいのではないでしょうか。

●すなわち ・・・

1) 理想ダイオードを巧妙に組み合せると、「全波整流回路」を作ることができ、これはまた「絶対値回路」とも呼ばれる。その理由は、この「全波整流回路」の入力側に加えられた電圧が、正の電圧(例えば+10V)であっても、あるいは、負の電圧(例えば-12V)であっても、常にそれら入力側電圧の絶対値と同じ大きさの正の電圧(この例では+10V、または+12V)が、その「全波整流回路」の出力側に現れて...続きを読む

Qブリッジダイオード型の整流回路

一般的な全波整流回路(4つのダイオードの組み合わせ)において、

正の電圧であれば、負荷(出力)でも正の電圧が現れるのは解ります。

ところで、なぜ負の電圧を入力しても、正の電圧が負荷(出力)に現れるのでしょうか。

入力される負の電圧が、出力側の負荷に対してA側から(正の電圧が入力するA側)から流れるのは理解できるのですが、なぜ電圧値が負から正に変換できるのかがわかりません。



よろしくお願いします。

Aベストアンサー

最も重要なこと!。
電気を考えるときは、電圧と電流を常に一緒に考える必要があります、実際はさらに抵抗を無視できません。
理由、6V、10Aで回るモーターと10V、6Aで回るモーターはできる仕事は全く同じです。
つまり、電圧×電流=電力(W)、上の二つのモーターはどちらも60Wです。
60Wの発電機から6Aの電流を取り出すと電圧は10Vになります、10A取り出すと電圧は6Vになります、この夏節電が言われましたが、電流を流しすぎると電圧が低下(安全装置が働き停電)するからです。
取り出す電流は負荷の抵抗により変わります、したがって電圧だけで考えることはできません、電圧・電流・抵抗を常に考える(オームの法則)必要があります。
また電源を含めて、必ずループ状につながっている必要があります(つながっていなければ何も起こりません)。
正・負の位置
ブリッジを図に書くとき、平行四辺形を書きます、上・下の頂点に交流を接続、図に向かって左の頂点をアース(負)にすれば、右が出力(正)になります、交流の正・負が入れ替わっても、これは変わりません、上・下の極性が変わるとダイオードに流れる電流の向きは図で見た目にも逆向きですね、でも出力は左が負で右が正ですね。
注意、あえて、「右が出力(正)」と書きましたが、実はこの考え方が間違いのもとです。
出力は正・負ともに出力です(必ずペアが必要です)
負の電圧入力?、弱電のパルス回路等では考えられますが、通常の電力回路では負の電圧のみをかけることはできません、必ず同じ電源からきている正の電圧をどこかにつなぐ必要があります、だから、「負の電圧入力」ではなく「正・負を逆に接続(負と負をつないでは何も起きません)して電流を逆に流す」と考える必要があります。

最も重要なこと!。
電気を考えるときは、電圧と電流を常に一緒に考える必要があります、実際はさらに抵抗を無視できません。
理由、6V、10Aで回るモーターと10V、6Aで回るモーターはできる仕事は全く同じです。
つまり、電圧×電流=電力(W)、上の二つのモーターはどちらも60Wです。
60Wの発電機から6Aの電流を取り出すと電圧は10Vになります、10A取り出すと電圧は6Vになります、この夏節電が言われましたが、電流を流しすぎると電圧が低下(安全装置が働き停電)するからです。
取り出す電流は...続きを読む

Qテスターでダイオードの方向を測定

テスターでダイオードの方向を測定の仕方が分かりません。私が持っているテスターはダイオードのマークが付いているので、ダイオードの何かを図れる事は確かなのですが・・・。

何もしない状態では約1.3くらいの値が表示され、ダイオードの両端を測定すると、下がったり下がらなかったりします。これは何を意味しているのかが良く分かりません。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。
テスターのダイオードレンジは、ダイオードの簡易チェックの為の物で、ダイオードがショートや断線していないか、程度のチェックしかできません。

テストピンの極性と同じ極性の電流が流れるようになってて、ダイオードのチェックには両方向をチェックする必要があります。

ダイオードマークの向き、もしくはテストピンの+をアノードにする方向では、順方向電圧に近い数字が表示されます。(シリコンダイオードで0.6~0.7V程度)
反対にすると、全く電流が流れない(無限大表示)が正常ですが、整流用の大容量の物だと、メータの感度が高い場合は少し振れる事もあります。

両方とも流れてしまう場合はショート、両方とも流れない場合は断線で、どちらも故障してる物です。
ショートの場合、順方向電圧(らしき数字)も出ない場合が多いようです。

Qリップルについて

出力電流を大きくするとリップル電圧が大きくなるのはどうしてですか?また,リップル率が大きいと何が不都合なのでしょうか?よろしくおねがいしますm(_ _)m

Aベストアンサー

1.>出力電流を大きくするとリップル電圧が大きくなるのはどうしてですか?

先ず半波整流回路で説明します。
http://www.picfun.com/partpwr.html
上から1/4くらい・・・[整流平滑回路]の(1)半波整流回路 のところを見てください。
(この回路図は不十分です。本当は、[Vout]と[0]の間に負荷がつながります。これを仮に[R1]とします)

もし、コンデンサ(C1)がないと、出力には「整流直後の波形」のような波形が現われます。(リプル率100%)
C1があると、入力電圧が下降のサイクルに入っても、”コンデンサから電流が供給される”ので、電圧はあまり下がらず、「平滑後の直流波形」中の赤線のようになります。
(この図は、ほぼリプル率50%です)

コンデンサの容量が十分大きいと、谷の部分がほとんどなくなります。(リプル0に近付く)
コンデンサの容量が小さいと、直ぐに放電仕切ってしまい、間に電圧0Vの箇所ができることがあります。

この図からおわかりのように、コンデンサC1の容量が同じ場合、負荷抵抗R1が小さいと、大電流が流れるので、放電が早くリプルは大きくなります。
リプルを同じにするためには、大きい容量のコンデンサが必要です。

両波整流の場合は、同じ容量のコンデンサでも、放電しきらないうちに次の整流出力が供給されるので、リプルは小さくなります。
(同じリプルにするには、容量は小さくてよい)

リプルについては、下記のQ/Aもご参照ください。
もう少し詳しく解説しています。
http://security.okwave.jp/kotaeru.php3?q=2129380

2.>リップル率が大きいと何が不都合なのでしょうか?

オーディオアンプではハム(ノイズ)の原因になります。
ただし、アンプ回路にはデカップリング回路があり、更にリプルを減少させる機能があるので、通常数V以下なら問題になりません。
(プリアンプであればもっと厳しい)

また、リプルがあるということは、電源電圧が低いのと同じであり、最大出力の確保ができなくなります。
(オーディオアンプでも無線送信機でも同じ)

一般に、アンプの出力と電源電圧の関係は、
  W=Vcc^2/8RL
の関係で表されます。ただし、
  W:最大出力
  Vcc:電源電圧
  RL:負荷抵抗

例えば、負荷抵抗8Ωで100Wの出力を出すためには、80Vの電源が必要です。

ここで、整流後の尖頭電圧100V,リプル率30%の電源は、谷間で70Vになってしまうので、100W出力は出せません。
コンデンサの容量を上げて、リプル率20%にしてやれば、谷間でも80Vあり、最大出力100Wが確保できます。

ANo.2の方が言っておられるレギュレータ問題も同じです。
例えば、マージン1.0Vが必要な、出力8Vの3端子レギュレータは、入力9.0Vを確保してやらなければなりません。

整流後の尖頭電圧10.0Vでリプル率20%では、谷間で8.0Vとなりレギュレータの役目をしません。
コンデンサの容量を上げて、リプル率10%以下にする必要があります。

参考URL:http://www.picfun.com/partpwr.html

1.>出力電流を大きくするとリップル電圧が大きくなるのはどうしてですか?

先ず半波整流回路で説明します。
http://www.picfun.com/partpwr.html
上から1/4くらい・・・[整流平滑回路]の(1)半波整流回路 のところを見てください。
(この回路図は不十分です。本当は、[Vout]と[0]の間に負荷がつながります。これを仮に[R1]とします)

もし、コンデンサ(C1)がないと、出力には「整流直後の波形」のような波形が現われます。(リプル率100%)
C1があると、入力電圧が下降のサイクルに入っても、”コンデン...続きを読む

Q単位を大量に落とした大学生の息子についてご相談です

息子・国立文系・新2回生、自宅通学 私・専業主婦

後期の成績が開示されネットで見たところ全て「評価しない」とありました。出席日数が足らず受験資格がなく全て単位を落としたのです。
(前期は12単位取ってます)
時間割はチェックしており起こして送り出しておりましたので、まさか大学に行ってなかったとは・・と唖然としている状態です。
問いただすと12月くらいから大学には行かず時間つぶしをしていたようです。

部活動をしていたのですが12月にあまりよくない退部の仕方をしたようで大学に行きづらくなった・・・とのたまってます。
だから何なの!?ですけど。部活に関しても 中学生の時にやっていた程度なのでほぼ素人同然。上を目指す仲間達の中にあってやっていけるわけがなく、私は大反対しました。勧誘時は先輩達もちやほやしてくれたようで甘く考えていたようです。辞めた理由は「つらいから」・・・お話にもなりません。
息子のあまりにも甘い考え、あまりの浅はかさにただただ腹が立つやら情けないやら。

春休みに入っても帰省してきた友人と遊んでばかり。 試験の結果が発覚したときに雷が落ちることは本人もよーーくわかっているはずなのに よくもまあ遊んでいられることでしょう。

語学など必修科目の単位を多数落としているので 必至で頑張ってもシラバスの具合によれば留年の可能性もあります。
大学受験のときもそうでした、とにかく甘い、易しい道に流れていくのです。こんな考え、絶対に社会では通用しない、と厳しく言っているんですけど。

アルバイトは夜、週3日程度やってます。

信用、信頼は全て失われました。こんな息子、これからどう接したらいいのでしょうかね。

息子・国立文系・新2回生、自宅通学 私・専業主婦

後期の成績が開示されネットで見たところ全て「評価しない」とありました。出席日数が足らず受験資格がなく全て単位を落としたのです。
(前期は12単位取ってます)
時間割はチェックしており起こして送り出しておりましたので、まさか大学に行ってなかったとは・・と唖然としている状態です。
問いただすと12月くらいから大学には行かず時間つぶしをしていたようです。

部活動をしていたのですが12月にあまりよくない退部の仕方をしたようで大学に行きづらくな...続きを読む

Aベストアンサー

お礼ありがとうございます。以下、お子さんがある程度やる気になっていて、意思疎通できるというご回答だったので、実際面での回答をします。

> これだけ大量に単位を落としても挽回できる・・と考えていたようで、本当に情けない話です。事の重大さをようやく理解したようです・・・。

本人に意識次第だと思いますが、挽回は絶対に可能です。私は国立大の理学部出身ですが、入学直後から3か月の入院で、1年次の前期のすべてと通期のほとんどの単位は取れませんでした。後期単位だけだと、ご質問者さんのお子さんと似たような状況になります。
でも、大学の講義設定はある意味、緩いので、2年次に何とかできない、という状態じゃありません。
ただし、大学の講義は、出席時間の倍の自習時間で1単位と設計されているので、自習時間を含めると、1日24時間では足りないくらいに厳しい生活にはなります。時間のやりくりをして、睡眠時間や最低限の生活の時間を確保できたという感じです。
この時期、電車通学だったので、朝、寝てしまい、折り返しの終点で気がついた、何て経験もあったくらいです。
ご質問者さんは、バイトは社会勉強と考えられていますが、この点が私には留年になるけどいいのかな、と思えてしまいます。

私の大学では、2年次から3年次に上がるときに、留年が発生します。私の場合、体育1つをとりきれず(これは、制度上、最初から分かっていました)、未取得単位1つまでなら仮進級を認める、という制度を利用して、進級をしています。1年次に学校にはじめていって、学生課で相談した時点から、2年次に1単位でも落としたらアウトという状況だったのは確かですが、留年確定ではなかった。1年次にも語学を1つ落としていたので、ホントに危うかったんですが。
ご質問さんのお子さんがホントにアウトなのかは、確認しておくことです。

お子さんの未取得の単位の中身と、2年次の時間割を確認して、実際に2年次の単位取得計画をお子さんに立てさせることをお勧めします。
可能かどうかを実際に見極め、バイトが可能かも確認することです。

私の場合、卒業時までに、250単位くらいとっています。1年次も、進級単位では10台しか取れませんでしたが、ほぼすべての短期集中や半期(前期や後期のさらに半分)の講義を取っていたため(お子さんのケースと違い、オリテンなどもすべて休んでいたため、かなり暇だったので)、進級に関係のない単位を大量に取っていたためです。

とにかく、2年次の時間割を立てて、勉強時間を確保し、そのうえで、どうするかを判断すべきだと思います。
(私自身は、教官よりも、制度に詳しい学生課の窓口の人に聞くのがいいと思いますが)

お礼ありがとうございます。以下、お子さんがある程度やる気になっていて、意思疎通できるというご回答だったので、実際面での回答をします。

> これだけ大量に単位を落としても挽回できる・・と考えていたようで、本当に情けない話です。事の重大さをようやく理解したようです・・・。

本人に意識次第だと思いますが、挽回は絶対に可能です。私は国立大の理学部出身ですが、入学直後から3か月の入院で、1年次の前期のすべてと通期のほとんどの単位は取れませんでした。後期単位だけだと、ご質問者さんのお...続きを読む


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