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「リファレンス電圧」とは、なんですか?

分かる方がいましたら、ご教授お願いします。

AD変換と関係があるのでしょうか?

初心者ゆえ、よろしくお願いします。

A 回答 (3件)

ANo.1さんとANo.2さんとほとんど同じなのですが、AD変換器とは何かという観点で説明します。



実は、AD変換器というのは電圧を直接測定しているのではありません(!?)。
じゃあ、なぜ電圧が分かるのかというと、電圧のわかっている信号と、測定信号のどちらが大きいか比較しているからです。この「電圧のわかっている信号」というのがリファンス(基準)電圧です。

ただ、単純に比較するだけだと、基準電圧より大きいか小さいかしか分からないので、実際のAD変換器は、この基準電圧のm/n倍の電圧を内部で作って、これと入力信号と比較することで、入力電圧を求めるということをやっています。たとえば、基準電圧がVという電圧のとき、これをm/n倍したのと、入力電圧が等しくなったとすると、入力電圧はV×m/nだったということが分かります。このmやnの値を計算しているのがAD変換器なのです。ただし、mやnの値をどの範囲まで計算できるかはAD変換器によって違っていて、nが大きいほど細かい電圧まで読める(分解能が高い)AD変換器ということになります。例えば16bit分解能のAD変換器はnの値が2^16=65536あって、V×mの数値をV×m/65536刻みの精度で読めるということになります。

このように、リファンス(基準)電圧は、電圧を計算する重要な「ものさし」なので、これををいじってしまうと、AD変換器は間違った答を出してしまいます。このため、この基準電圧は、電圧の値が絶対に正確であることはもちろん、温度が変わったり時間がたっても常に同じ電圧である必要があります。

実際のAD変換器では、回路の内部でこの基準電圧を作っています(温度変化が少なくなるように工夫されています)が、使い方によっては、もっと正確で安定な電圧を基準にしたい場合があります。そのようなときは、外部の準電圧を入れることができるAD変換器もあります。

世の中のAD変換器には、m/nを計算するやりかたの違ういろいろな方法がありますが、しかし基本原理は「基準電圧と入力電圧を比較している」ことです。そのものさしとなる基準電圧がリファレンス電圧ということです。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
ネットでもなかなかしっくりくる答えがなく、あいまいなままでした。
丁寧な回答を頂いて、理解が深まってきました。
もっと勉強して、AD変換をマスターしようと思います。

リファレンス電圧がかなり重要であることが分かっただけでも、私には大きな前進です。

お礼日時:2007/02/02 10:04

簡単に言うと電子回路内の基準電圧です.


一般に電子回路の仕様は電源電圧で偏差を持ちます.
(厳しいもので±5%,ゆるいものだと2倍以上)
だからといって動作も同じような偏差を持っては困るので,電子回路内に基準電圧を作りこれを基に定電流源などいろいろな回路を作ります.
AD変換の場合まさに電圧というアナログ値を基準電圧で測ったときのディジタル値に変換するので,大いに関係あります.
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
「電子回路の仕様は電源電圧で偏差を持ちます」って事は、お恥ずかしながら、初めて知りました。この偏差を少なくするために基準電圧(リファレンス電圧)が存在するのですね。
大変参考になりました。ありがとうございました。

お礼日時:2007/02/02 10:09

何かを比較して測定する場合の基準電圧だと思います。


例えば2Vをリファレンス電圧としたとすると、5V入力された場合は、差分の3Vを使って何か処理するのではないでしょうか?
上記の値をA/D変換で置き換えると2Vのときはデジタルで0を出力し、5Vのときは3を出力するような感じだと思います。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
比較する電圧なのですね。
ということは、この電圧の決定が相当重要になるということですね。
そのことを頭に入れて、今後に活かして生きたいと思います。

お礼日時:2007/02/02 10:11

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Qプルアップ抵抗値の決め方について

ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調節していって電圧降下が0.9Vとなるように設定するのでしょうか。どうぞご助力お願いします。



以下、理解の補足です。
・理解その1
ふつう、こういう場合は抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が決まっていることが前提だと考えていました。V=IRを計算するためには、この変数のうち2つを知っていなければならないからです。
また、例えば5V/2Aの電源を使った場合、マイコン周りは電源ラインからの分岐が多いため、この抵抗に2A全てが流るわけではないことも理解しています。

電源ラインからは「使う電流」だけ引っ張るイメージだと理解しているのですが、その「使う電流」が分からないため抵抗値を決定できません。(ポート入力電流の最大定格はありますが…)


・理解その2
理解その1で書いたように、抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が必要だと理解しています。図2を例に説明します。Rの値を決めたいとします。
CD間の電圧降下が5Vであることと、回路全体を流れる電流が2Aであることから、キルヒホッフの法則より簡単にRの値とそれぞれの抵抗に流れる電流が分かります。今回の例もこれと同じように考えられないのでしょうか。

ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調...続きを読む

Aベストアンサー

NO1です。

スイッチがONした時に抵抗に流れる電流というのは、最大入力電流や最大入力電圧
という仕様から読めば良いのでしょうか。
→おそらくマイコンの入力端子の電流はほとんど0なので気にしなくてよいと思われます。
入力電圧は5Vかけても問題ないかは確認必要です。

マイコンの入力電圧として0Vか5Vを入れたいのであれば、抵抗値は、NO3の方が
言われているとおり、ノイズに強くしたいかどうかで決めれば良いです。
あとは、スイッチがONした時の抵抗の許容電力を気にすれば良いです。
例えば、抵抗を10KΩとした場合、抵抗に流れる電流は5V/10kΩ=0.5mAで
抵抗で消費する電力は5V×0.5mA=0.0025Wです。
1/16Wの抵抗を使っても全く余裕があり問題ありません。
しかし、100Ωとかにしてしまうと、1/2Wなどもっと許容電力の大きい抵抗を
使用しなければいけません。
まあ大抵、NO3の方が書かれている範囲の中間の、10kΩ程度付けておけば
問題にはならないのでは?

QVccとVddの違い

トランジスタのバイアス電圧などでよくVccとかVddとかかかれているのをみます。
Vccのccとは何の略で、Vddのddとは何の略なのでしょうか?
また使い分け方を教えて下さい。

Aベストアンサー

cはコレクタ,dはドレインの略です.
Vcと表記すると該当のトランジスタ1個のコレクタ電圧を指しますよね.
Vccという表記は,それと明確に区別するために使われていると思います.
ccで,複数のトランジスタのコレクタを意味しているのでしょう.
つまり,ccは「コレクタ側電圧(電源)」,ddは「ドレイン側電圧(電源)」
と考えればよいでしょう.
ちなみに,Veeでエミッタ側のマイナス電源(NPNの場合)を表します.
それと,ccとかddとかは,大文字でCC,DDと表記することが決まっている
はすです.小文字の場合は「小信号」を意味するからです.
IEEEやJEDECで表記の規則が手に入るはずです.

QAD変換のLSB(量子化単位)の求め方。

AD変換のLSB(量子化単位)を求める式について質問があります。
8ビット分解能の場合、LSBの計算式は以下の式になるようですが、
 LSB = Vref/256 (※Vref:リファレンス電圧)

なぜ"256"で割るのか分かりません・・
次のように"255"ではないんでしょうか。
 LSB = Vref/255

例えば 8ビット分解能、Vref=255Vの場合、次のようなAD変換結果に
なると思います。
 0V = 00000000b
 1V = 00000001b
 2V = 00000010b
   :
 254V = 11111110b
 255V = 11111111b

この場合、LSBは1Vではないでしょうか。
となると、
 LSB = Vref/x
の計算式より
 x = Vref/LSB = 255V/1 = 255

となり "255"で割ることが正しいのではないんでしょうか??

Aベストアンサー

LSBは最下位ビットによる変位幅なので、質問者さんの考え方であっていると思います。
私はそのように教わりました。
失礼ですが、参考文献に誤りがあるのではないでしょうか。

No1の方は256を主張していますが、カードの例えで1LSB=1=(3-0)/(2^2-1)から分解能nビットのAD変換について範囲を(2^n-1)で割るのが正しいことを証明していますね。

Q電気・電子回路のバッファについて

電気回路にバッファというものがありますが、これはどのような働きをしているのですか?(74LS~ とか) 安定化のためにあるようですが…
詳しく教えて頂けませんでしょうか。

Aベストアンサー

バッファー(Buffer)は日本語に直訳すれば緩衝増幅器になります。緩衝増幅器は電流(波形)の増幅、電圧(波形)の増幅や整形、出力インピーダンス変換(高出力インピーダンスを低インピーダンスや整合インピーダンスに変換)のために挿入されます。回路1の出力を回路2の入力に接続する時、回路2を接続した影響が回路2に及ばなくしたり、出力波形の整形や出力インピーダンスを変換します。
ディジタル回路では出力用のバッファーでは
1)出力電流増幅、2)出力インピーダンスを下げる、3)論理レベル(1や0に対応する電圧)の電圧レベル調整・波形整形、が目的で
1)と2)はファンアウト増やす機能です。出力のタイプはオープンコレクター(オープンドレイン)、3ステート、単にファンアウトが大きいものがあります。
入力用バッファーでは、1)雑音や論理レベルが明確でないデジタル信号の波形整形(論理1と論理0の明確な信号に再生)、2)後続の回路の負荷(ファンイン)を減らして前置回路への影響を少なくする。
といった目的で使われ、主に入力電圧振幅に対して出力電圧にヒステリシス特性を持つシュミット回路が採用されています。

バッファー(Buffer)は日本語に直訳すれば緩衝増幅器になります。緩衝増幅器は電流(波形)の増幅、電圧(波形)の増幅や整形、出力インピーダンス変換(高出力インピーダンスを低インピーダンスや整合インピーダンスに変換)のために挿入されます。回路1の出力を回路2の入力に接続する時、回路2を接続した影響が回路2に及ばなくしたり、出力波形の整形や出力インピーダンスを変換します。
ディジタル回路では出力用のバッファーでは
1)出力電流増幅、2)出力インピーダンスを下げる、3)論理レベル(1...続きを読む

Q可変抵抗器には何故足が3本あるのでしょうか?

基本的な部分で理解できません。

Aベストアンサー

http://www.ops.dti.ne.jp/~ishijima/sei/letselec/letselec7.htm

両端の抵抗値は変わりません。両端と中心の端子の間の抵抗値が変わるようです。


+----+----+
4Ω 4Ω
両端は8Ω 中心と両端は4Ω4Ω

可変抵抗をまわして左にする
++--------+
0Ω 8Ω
両端は8Ω 中心と両端は0Ω8Ω

可変抵抗をまわして右にする
+--------++
8Ω 0Ω
両端は8Ω 中心と両端は8Ω0Ω

Q「消費電力」と「消費電流」について

電気機器で「消費電力(W)」もしくは「消費電流(A)」といった
表記がありますが、
(消費電力W)=(電圧V)×(消費電流A)
の式にあてはまるのでしょうか?

例えば100V電源で使用する機器の「消費電力(W)」が300Wなら、
「消費電流(A)」は3Aということになるのでしょうか?

また上記の場合、-48V電源なら「消費電流(A)」は
どの様に計算するのでしょうか?

お分かりになられる方がいらっしゃいましたら、
何卒よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

交流の消費電力は
P=VIcosθ
です。

θはVを基準としたIの遅れです。このcosθは力率と言われるものです。
VIは皮相電力で単位はVA(ボルトアンペア)です。VIcosθは有効電力、VIsinθは無効電力です。単位はともに、W(ワット)です。

コンデンサーに交流を流すと、電流の位相は電圧Vよりπ/2遅れるので、θ=π/2ですからcosθ=cos(π/2)=0となり、電力は消費されません。

インダクタンス(コイル)に交流を流すと、電流はπ/2進むので、θ=ーπ/2ですから、矢張り、電力は消費されません。

抵抗だけの時はθ=0ですので、cosθ=1となり、消費電力はP=VIとなりません。

一般に、電器機器には抵抗、コンデンサー、コイルが複雑に絡んでいますので、cosθ=1ではありません。
したがって、交流の場合、消費電力は
P=VI
とはなりません。
以上。

Q部品の0Ωの抵抗って何のためについてるの?

子供のラジコンが動かなくなったので、分解したらモーターに繋がるセラミック抵抗?の足が切れていました。
カラーコードは緑の本体に赤線1本。
修理するためにその抵抗をハンダコテで外して、部品屋さんで調べてもらったら0Ω抵抗だ、と言われ、実際に抵抗測定してもほぼ0Ωでした。

交換結果、ラジコンは無事治りましたが、この抵抗は、何のためについているのでしょうか?

Aベストアンサー

私の会社では0Ω抵抗は、表面実装の機会でよく使用します。
手差しの場合などには0Ω抵抗を使わず単線を使用します。
値段的には単線の方が安価ですが、機械で取付ける場合、話は変わってきます。
0Ω抵抗(ジャンパー抵抗)があれば通常の抵抗を取付ける機械で取付けられますが、単線などの場合それ用の構造を持つ機械が必要で、効率が悪くなり、単価が0抵抗より上がってしまいます。
ラジコンなど量産する製品の場合、大半が機械で作成するので0Ω抵抗を使用するのではないでしょうか。
他にも様々な理由があると思いますが一つの参考として下さい。

Qボルテージフォロワの役割がよく分かりません。

ボルテージフォロワは、電流が流れることで寄生抵抗によって電圧値が低下しないようにするために、回路の入力段及び出力段に入れるものであると思いますが、
これを入れるのと入れないのでは具体的にどのような違いが表れるのでしょうか?

オペアンプを使った回路では通常、電流は流れないはずですので、このようなものは必要ないように思うのですが、どのような場合に必要になるのでしょうか?

Aベストアンサー

#1のものです。

ちょっと説明がうまくなかったようです。
ボルテージフォロワを使用するのは、次の段の入力インピーダンスが小さく電流がある程度流れる場合に、信号を元の電圧をそのまま受け渡す際に使用します。
とくに信号源の出力インピーダンスが大きいときは信号源に流れる電流を減らすため、受ける側の入力インピーダンスを大きくする必要があります。
反転増幅回路を用いると、入力インピーダンスを大きくすることができません。(反転増幅回路の入力インピーダンスは信号源と反転入力端子の間の抵抗にほぼ等しい。この抵抗の大きさはさほど大きくできない。)
非反転増幅回路を用いると、入力インピーダンスを大きくすることができます(非反転増幅回路の入力インピーダンスは非反転入力と反転入力のピン間インピーダンスにほぼ等しく、かなり大きな値になる。)が、増幅率が1よりも大きくなってしまいます。
これを元の信号のレベルに下げるために抵抗で分圧してしまうと、分圧に使用した抵抗分出力インピーダンスが増えてしまいます。これでは何のためにオペアンプを入れて電流の影響を減らしたの意味がなくなってしまいます。
元の電圧のまま、次の段に受け渡すにはボルテージフォロワがよいということになります。


次に、#1の補足に対して。
>反転増幅回路と非反転増幅回路は単に反転するかしないかの違いだと思っていたのですが、
>それ以外に特性が異なるのですか?
これは、上でも述べていますが、反転増幅回路と非反転増幅回路は、増幅回路の入力インピーダンスが異なります。
信号源の出力インピーダンスが大きく、電流が流れると電圧が変化してしまような用途では入力インピーダンスを高くできる非反転増幅が有利です。

>・出力インピーダンスとは出力端子とグラウンド間のインピーダンスだと思っていたのですが、それでいくと分圧するということは
>出力インピーダンスを下げることになるのではないのでしょうか?
違います。出力インピーダンスとは信号を発生させている元と入力先との間のインピーダンスを意味します。
出力インピーダンスは信号源から流れる電流による電圧降下の大きさを決定付けます。
オペアンプを使った回路での出力インピーダンスは、理想的な状態ですはゼロになります。
分圧用の抵抗を入れてしまうと、分圧に使用した抵抗のうち信号源と入力先に入っている抵抗分が出力インピーダンスとして寄与していしまいます。

>・それと非反転増幅回路の出力を抵抗などで分圧することで増幅率を1以上にするデメリットを教えて下さい。
これは、何かの勘違いですね。
非反転増幅回路で増幅率を1よりも大きくしたいのなら分圧などする必要はありません。
非反転増幅で増幅率を1以下にしたい場合は、何らかの方法で信号を減衰させる必要があります。ここで分圧を使うのはあまり好ましいことではないということです。

#1のものです。

ちょっと説明がうまくなかったようです。
ボルテージフォロワを使用するのは、次の段の入力インピーダンスが小さく電流がある程度流れる場合に、信号を元の電圧をそのまま受け渡す際に使用します。
とくに信号源の出力インピーダンスが大きいときは信号源に流れる電流を減らすため、受ける側の入力インピーダンスを大きくする必要があります。
反転増幅回路を用いると、入力インピーダンスを大きくすることができません。(反転増幅回路の入力インピーダンスは信号源と反転入力端子の間の抵抗...続きを読む

Qオペアンプに使用するパスコンは何故0.1μFなのでしょう?

いろいろ本を見てもパスコンは0.1μFをつければいい。という内容が多く、
何故パスコンの容量が0.1μFがいいかというのがわかりません。
計算式とかがあるのでしょうか?

Aベストアンサー

下記の「図2コンデンサの特性:(b)」を見てください。
http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

0.1μFのセラコンは、ほぼ8MHzで共振しています。
つまり8MHzまではキャパシタとしての特性を示しており、これより高い周波数ではインダクタと
なってしまうことがわかります。

0.1μFは単純に計算すると8MHzで0.2Ωのインピーダンスを示し、これは実用上十分低い
インピーダンスと考えられます。
つまり、大ざっぱにいって、10MHzまでは0.1μFのセラコンに守備を任せることができるわけです。
(従って、当然のことですが、10MHz~1GHzを扱うデバイスでは0.1μFでは不十分で、0.01μF~10pFといったキャパシタを並列に入れる必要が出てきます)

では低域の問題はどうでしょうか?
0.1μFは1MHzで2Ω、100kHzでは20Ωとなり、そろそろお役御免です。
この辺りからは、電源側に入れた、より大容量のキャパシタが守備を受け持つことになります。
(この「連携を考えることが、パスコン設計の重要なポイント」です)

ここで考えなければならないのが、この大容量キャパシタと0.1μFセラコンとの距離です。
10MHzは波長30mです。
したがって、(これも大ざっぱな言い方ですが)この1/4λの1/10、すなわち75cmくらいまでは、回路インピーダンスを問題にしなくてよいと考えます。

「1/40」はひとつの目安で、人によって違うと思いますが、経験上、大体これくらいを見ておけば、あまり問題になることはありません。
厳密には、実際に回路を動作させ、て異常が出ればパスコン容量を変えてみる、といった
手法をとります。

上記URLは、横軸目盛りがはっきりしていないので、お詫びにいくつかのパスコンに関するURLを貼っておきます。
ご参考にしてください。
http://www.rohm.co.jp/en/capacitor/what7-j.html
http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/contents/2004/tr0409/0409swpw.pdf
http://www.murata.co.jp/articles/ta0463.html

参考URL:http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

下記の「図2コンデンサの特性:(b)」を見てください。
http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

0.1μFのセラコンは、ほぼ8MHzで共振しています。
つまり8MHzまではキャパシタとしての特性を示しており、これより高い周波数ではインダクタと
なってしまうことがわかります。

0.1μFは単純に計算すると8MHzで0.2Ωのインピーダンスを示し、これは実用上十分低い
インピーダンスと考えられます。
つまり、大ざっぱにいって、10MHzまでは0.1μFのセラコンに守備を任せることができるわけ...続きを読む

Q三端子レギュレータに付けるコンデンサ

三端子レギュレータ7805を使用するのに、あるHPで「入力、出力側にそれぞれ1つずつ0.1μFのコンデンサを付ける」というのを見た事があるのですが、別の本には入力側には22μF、出力側には100μFを取り付けるとありました。
どちらが正解なのでしょう?また、2つの違いは何でしょう?
目的に応じて使い分けたりするのでしょうか?

Aベストアンサー

どちらも正しく、どちらも間違っています。
本に書いてあるから、ではなく、設計によって違ってきます。
つまり、入力電圧、入力のリップル含有率、出力電流、出力に求めたいリップル含有率、出力のリアクタンス分・・・などなど
それによって計算します。
それから、リップル率によってコンデンサに流れる電流を求め、そこから発熱を求め、それに耐えられるコンデンサを選びます。
また、入力電圧と出力電圧の差、出力電流、リップル率、使用状態の周囲温度などから、レギュレータの発熱を計算し、熱抵抗を求めて、放熱板を決定します。
かなり面倒な計算なので、おおよその回答を言いますと、7805は出力が5V1Aの定格ですから、最大0.8Aまで使うとし、入力はAC6Vの全波整流として、入力も出力も100μFの電解コンデンサと0.1μFのプラスチックコンデンサを並列接続したもので、いけると思います。
ただし、0.1μFのコンデンサはレギュレータの足に直結します。
100μFのコンデンサは回路中についていればどこでも良いです。

入力はAC6Vの全波整流で、出力電流を0.8A取ると、レギュレータで約1.6Wを消費しますので、周囲温度を30℃まで使うとして、ジャンクション温度を80℃にしたければ、熱抵抗は25℃/W程度の放熱板が必要です。
これ以外の入力電圧や、出力電流の場合は再計算が必要です。

どちらも正しく、どちらも間違っています。
本に書いてあるから、ではなく、設計によって違ってきます。
つまり、入力電圧、入力のリップル含有率、出力電流、出力に求めたいリップル含有率、出力のリアクタンス分・・・などなど
それによって計算します。
それから、リップル率によってコンデンサに流れる電流を求め、そこから発熱を求め、それに耐えられるコンデンサを選びます。
また、入力電圧と出力電圧の差、出力電流、リップル率、使用状態の周囲温度などから、レギュレータの発熱を計算し、熱抵抗を...続きを読む


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