ちくのう症(蓄膿症)は「菌」が原因!?

実験で半波整流のリップル率を計算したら100%をこえたんですけど、こんなことってありえるんですか?

A 回答 (3件)

リプル率の定義(どのようにして計算するか)によっては、100%を超えることもあります。


たとえば、
リプルのpp値/直流の値
だと、100%を超えることはあります。
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>半波整流のリップル率を計算したら100%をこえた......



リップル率を整流波形(電圧)の振れ幅/整流波形(電圧)の平均値だとすると、100%を超えますね。
整流波形の平均値は波高値の 1/π、振れ幅は波高値そのものですから、π*100 % でしょうか。
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まずその計算式を書いてみたら。

この回答への補足

∫は0→π
直流成分
=1/2π∫I*sinθdθ=I/π
実効値
=√(1/2π∫I^2*sin^2θdθ)=I/2
交流成分の実効値
=√(実効値^2-直流成分^2)=I/2π*√(π^2-4)

リップル率
=交流成分の実効値/直流成分*100% で出しました。

補足日時:2007/07/07 22:11
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Q『リップル』とは?

電源系の話の中で、よくリップルという言葉を聞きます。
リップルってなんですか?

Aベストアンサー

主にACをDCに変換したときに残っている交流成分です。
平滑回路がプア-だとリップル成分が残りDCを必要としている回路に影響が出ます。
交流成分のMAXとMINの電圧差を直流成分の平均値でわったものをリップル率とします。

参考URL:http://www-nh.scphys.kyoto-u.ac.jp/~enyo/kougi/elec/node11.html

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整流回路(平滑化とリップル率)

交流から直流を得るために、ダイオードブリッジによる整流回路を組み、電圧を平滑化するためにコンデンサーを追加して、コンデンサーに並列に負荷抵抗を接続して電圧リップルを測定したところ、負荷抵抗の値が大きくするほど、リップル率が小さくなる傾向がみられました。
どういう理論でこうなるのでしょうか?CR回路の充放電特性が関係しているのですか?
お分かりになる方どうかよろしくお願いします。

Aベストアンサー

単純に放電によってです
充電しなながら放電しているのですが充電はピーク付近のみで(コンデンサの電圧と同じかより低いと充電されなくなるから)放電は常に放電されております
ですから負荷が無ければ放電はありませんのでコンデンサが不良で無ければリップルはありません
負荷電流が大きいと当然リップルは大きくなる訳です

Q平滑回路の特徴について

(1)平滑回路には、コンデンサインプット形とチョークコイルインプット形がありますが、
コンデンサインプット形は、高電圧が得られるが、電圧変動が大きい
チョークコイルインプット形は、電圧変動が小さいが、高電圧が得られない
とあるのですが、この理由と言うか、回路を見てもなぜそうなるのかがわかりません。両者の特徴についてその原理を教えていただけないでしょうか。

(2)また、平滑回路にさらに直流にするためろ波回路なるものをつけるとあるのですが、どういうものなのでしょうか。

(3)また、このチョークコイルとはどういったコイルなのでしょうか?構造など一般的にいう鉄心に巻きつけたようなコイルとは違うのでしょうか。

Aベストアンサー

1.コンデンサ入力型では直流電圧が(理想的には)整流器出力のピーク値(交流電圧のピーク値)になります。それに対してチョーク入力では(理想的には)平均値になります。(チョークコイルが電圧の脈動分を吸収するため)
結果、コンデンサインプットの方が電圧が高くなります。(単相全波整流で1.5倍くらい)
また、コンデンサ入力では、交流一周期のうち、ダイオードが導通している時間は短くて、大半の期間はコンデンサから負荷電流を供給しています。このため負荷電流が増えるとコンデンサ端子電圧の低下が大きくなって、リプル電圧が増えると同時に平気電圧が下がります。
これにたいしてチョーク入力では、ダイオードが連続して導通していて、電圧低下が抑えられます。(ただし、チョークコイルが有効に働いてダイオードを連続して導通させるためには、コイルに常に電流が流れるよう一定以上の負荷電流を流す必要があります。軽負荷から無負荷の部分では急速に電圧が変化します。)

2.電圧の脈動分を除去する回路です。通常は直流電圧を安定化する回路が同時にフィルタ(ろ波)の機能も持っています。(ちなみに、チョークコイルや平滑コンデンサもろ波回路(の一種あるいは一部)です。

3.直流電流を流せるように作られているコイルです。普通に鉄心にコイルを巻いただけだと、直流電流で鉄心が磁気飽和してコイルとして作用しなくなります。これを防ぐために直流用のコイルでは鉄心の途中にギャップをつけて磁束密度が上がり過ぎないようにしています。

1.コンデンサ入力型では直流電圧が(理想的には)整流器出力のピーク値(交流電圧のピーク値)になります。それに対してチョーク入力では(理想的には)平均値になります。(チョークコイルが電圧の脈動分を吸収するため)
結果、コンデンサインプットの方が電圧が高くなります。(単相全波整流で1.5倍くらい)
また、コンデンサ入力では、交流一周期のうち、ダイオードが導通している時間は短くて、大半の期間はコンデンサから負荷電流を供給しています。このため負荷電流が増えるとコンデンサ端子電圧の低下が...続きを読む

Qパワーエレクトロニクス 直流電圧脈動率の計算

単相半波、単相全波、三相半波、三相全波の各回路において、
純抵抗負荷をもとに、α=45度で運転する場合の直流電圧脈動率δを
算出せよ。という問題です。  (片岡著 パワーエレクトロニクス入門)

δ=⊿E/Edαですがどう計算するか教えてください。
そもそも⊿EとかEdαってなんでしょうか?

Aベストアンサー

Edαは制御角αにおける整流回路の出力電圧の直流平均値,
ΔEはリプルでしょう。
(ただし,リプルの表現はPeak-to-Peak,実効値などいくつか流儀があります)
片岡先生の本が手元になく,正確なことは分かりません。その本で確認して下さい。

出力電圧の波形が正確に描けるなら,後は三角関数の計算です。

Q整流回路の理論値

整流回路を使用して、入力にトランスを使用し、負荷抵抗(可変)Rlに流れる電流ioに対する出力電圧Vo(DC)、リプル電圧Vp(AC)を測定しました。また、その出力波形を観察しました。使用した整流回路は、(1)ダイオードとコンデンサに負荷抵抗を接続した回路、(2)CRリプルフィルタ((1)の回路に微分回路と負荷抵抗を接続)、(3)トランジスタを用いたリプルフィルタ、(4)定電圧回路、です。

これらの整流回路を用いたときの、出力電圧とリプル電圧の理論値を求めたいと思っています。
ダイオードを抵抗として考えると、出力電圧(DC)の理論値は求められるような気がしています。この考えは合っているでしょうか?
また、(1)の回路では、出力波形にみられるリプル成分の傾きを求め、リプル電圧の理論値が出せると思います。しかし、他の場合のリプル電圧の理論値の導き方が分かりませんでした。

参考書などを調べたのですが、それぞれの回路がどのような特徴があるといったことは書いているのですが、理論値の出し方は載っていませんでした。どなたか教えてください。お願いします。

整流回路を使用して、入力にトランスを使用し、負荷抵抗(可変)Rlに流れる電流ioに対する出力電圧Vo(DC)、リプル電圧Vp(AC)を測定しました。また、その出力波形を観察しました。使用した整流回路は、(1)ダイオードとコンデンサに負荷抵抗を接続した回路、(2)CRリプルフィルタ((1)の回路に微分回路と負荷抵抗を接続)、(3)トランジスタを用いたリプルフィルタ、(4)定電圧回路、です。

これらの整流回路を用いたときの、出力電圧とリプル電圧の理論値を求めたいと思っています。
ダイオードを抵抗として考えると、...続きを読む

Aベストアンサー

(1) の回路でリップル電圧をまともに計算すると以下のようになります(式の導出は省略します)。

ANo.2 の回路はちょっと書き直しました( 信号源の出力抵抗 R を Z としただけです )。

           Di
  Vin ┌─ Z ─ r ─┬──┐Vout        ┌──┐Vout
     │        │i1  │i2          │i1  │i2
   信号源       C ↓ RL ↓          C ↓ RL ↓
     │        │   │           │   │
     └────-─┴──┘           └──┘
    (1) 充電時                   (2) 放電時

        【 コンデンサインプット型整流回路 】

(1) 充電時の出力電圧
ダイオードがONのときの等価回路を抵抗 r、入力信号を Vin = A*sin(ω*t) 、充電開始時(t = 0 )の出力電圧を Vout = V[n] としたとき
   Vout = [ [ V[n]*{ ( R+ RL )^2 + ( ω+C*R*RL )^2 } + A*RL*{ ω*C*R*RL*cos(ω*t) - ( R + RL )*sin(ω*t) } ]*exp{ -( R + RL )*t/( C*R*RL ) } - A*RL*{ ω*C*R*RL*cos(ω*t) - ( R + RL )*sin(ω*t) } ]/{ ( R+ RL )^2 + ( ω+C*R*RL )^2 } --- (1)
となります。ただし、R = Z + r です。

(2) 放電時の出力電圧
放電開始時( t = 0 )の出力電圧を V[n+1] とすれば、ANo.2で計算したように
   Vout = V[n+1]*exp{ -t/( C*RL ) } --- (2)

(3) 十分時間が経過したときの Vout
(1)の計算では、初期電圧を V[n] と一般化しましたが、最初はゼロ( V[0] = 0 )とおけば、充電期間の最後( t = π/ω ) の電圧は、式(1)で V[n] = 0、t = π/ω としたときの値になります。この電圧は、次の放電の開始電圧に等しいので、その値を V[1] とすれば、その放電期間が終了した時の電圧は、式(2)で V[n+1] を V[1] に置き換えて、t = π/ω としたときの値になります(この計算では各区間の開始時間を t = 0 としています)。この値は次の充電期間の開始電圧となますが、このように、各サイクルの初期電圧はサイクル数が進むに従ってどんどん変わっていくので、最終的なVout の最大値と最小値を求めるのは一見困難です。しかし、十分時間が経過すれば、それらの電圧は一定値に収束するはずです。つまり、充電の開始電圧 V[n] は次の放電の終了電圧に等しくなるはずです。したがって、式 (2) で、 t = π/ω とした値は V[n] に等しいはずなので

   V[n] = V[n+1]*exp{ -π/( ω*C*RL ) } --- (3)

この式の V[n+1] というのは、その前の充電期間の終了電圧ですので、これは式 (2) で t = π/ω としたときの値 に等しいはずです。

   V[n+1] = [ [ V[n]*{ ( R+ RL )^2 + ( ω+C*R*RL )^2 } - A*ω*C*R*RL^2 ]*exp{ -π*( R + RL )/( ω*C*R*RL ) } + A*ω*C*R*RL^2 ]/{ ( R+ RL )^2 + ( ω+C*R*RL )^2 } --- (4)

式(3), (4) から

   V[n] = A*ω*C*R*RL^2*exp{ -π/( ω*C*R*RL ) }*[ 1 - exp{ -π*( R + RL )/( ω*C*R*RL ) } ]/{ ( R+ RL )^2 + ( ω+C*R*RL )^2 }/[ 1 - exp{ -π*( 2*R + RL )/( ω*C*R*RL ) } ] --- (5)
   V[n+1] = V[n]*exp{ π/( ω*C*RL ) } --- (6)

となって、最終的なVout の最大値と最小値が求められました。V[n] < V[n+1] なので、リップル電圧は

   ΔV = V[n+1] - V[n] = V[n]*[ exp{ π/( ω*C*RL ) } - 1 ]

(4) Vout の平均電圧
リップル率の計算には、Voutの平均電圧 Vm が必要ですが、これは、充放電時の波形がすでに計算できているので、それを時間で積分して、積分区間で割った値になります。この場合、積分区間は充電時も放電時も t =0 から π/ω になります(各区間の始まりを t = 0 としているので)。つまり

   Vm = ω/π*∫[ t = 0 ~ π/ω ] [ [ V[n]*{ ( R+ RL )^2 + ( ω+C*R*RL )^2 } + A*RL*{ ω*C*R*RL*cos(ω*t) - ( R + RL )*sin(ω*t) } ]*exp{ -( R + RL )*t/( C*R*RL ) } - A*RL*{ ω*C*R*RL*cos(ω*t) - ( R + RL )*sin(ω*t) } ]/{ ( R+ RL )^2 + ( ω+C*R*RL )^2 } dt + ω/π*∫[ t = 0 ~ π/ω ] V[n+1]*exp{ -t/( C*RL ) } dt

となります。この積分は難しくありませんが大変複雑な式となります。リップル率は ΔV/Vm で計算できます。

(1) の回路でリップル電圧をまともに計算すると以下のようになります(式の導出は省略します)。

ANo.2 の回路はちょっと書き直しました( 信号源の出力抵抗 R を Z としただけです )。

           Di
  Vin ┌─ Z ─ r ─┬──┐Vout        ┌──┐Vout
     │        │i1  │i2          │i1  │i2
   信号源       C ↓ RL ↓          C ↓ RL ↓
     │        │   │           │   │
     └────-─┴...続きを読む

Q半波整流回路におけるリプル電圧の求め方

半波整流回路におけるリプル電圧の求め方が載っているサイトを教えてください。

Aベストアンサー

>平滑回路の時定数が大きければ、一次近似する手がありそう。
                 ↓
リップル 20 % 以下なら、二次近似で「導通角」が勘定できそうです。
  cos(x) ≒ 1 - (1/2)*x^2
  e^(ax) ≒ 1 + ax + (1/2)*(ax)^2
を使用。

・低リップルに見合う時定数なら、導通がオフになるのは整流波形のピーク時とみなせる。
・次に導通オンとなるタイミングの近似値 xa は、二次方程式:
  Ax^2 + Bx + C = 0,  : A = (1+a^2)/2, B = a(2πa-1), C = 2a(πa-1)
 の正値解として得られる。
・xa が「導通角」。
・(規準化した)リップル幅は
  1 - cos(xa)
 に近似。

スプレッドシート(EXCEL など)で簡単にグラフを描けます。
(二次)近似誤差の感じもつかめますよ。
  

Q計算値と理論値の誤差について

交流回路の実験をする前に、ある回路のインピーダンスZ(理論値)を計算で求めたあと、実験をしたあとの測定値を利用して、同じ所のインピーダンスZ(計算値)を求めると理論値と計算値の間で誤差が生じました。
そこでふと思ったのですが、なぜ理論値と計算値の間で誤差が生じるのでしょうか?また、その誤差を無くすことはできるのでしょうか? できるのなら、その方法を教えてください。
あと、その誤差が原因で何か困る事はあるのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

LCRのカタログ値に内部損失や許容誤差がありますが、この誤差は
1.Rの抵抗値は±5%、±10%、±20% があり、高精度は±1%、±2%もあります。
2.Cの容量誤差は±20% 、+50%・ー20% などがあり
3.Lもインダクタンス誤差は±20%で、
3.C・Rは理想的なC・Rでは無く、CにL分、Lに抵抗分の損失に繋がる成分があります。
これらの損失に繋がる成分は、試験周波数が高くなると、周波数依存で増大します。
また、周囲温度やLCRの素子自身で発生する自己発熱で特性が変化します。
測定器や測定系にも誤差が発生する要因もあります。
理論値に対する測定値が±5%程度発生するのは常で、実際に問題にならないように、
LCRの配分を工夫すると誤差やバラツキを少なく出来ます。
 

Q電圧(負荷)変動率やリップル含有率はなぜ低い方がいいんですか?

直流安定化電源に電圧(負荷)変動率やリップル含有率が
何パーセント以下という特徴?というか仕様になっていますが、
なぜ、低い方がいいんですか??

Aベストアンサー

例えば簡単なトランジスタ1石の増幅回路を考えてください。ここでトランジスタは負荷に対する抵抗値の変化で負荷に対する電力を制御していますが、電源電圧が変動したりリップルを含んでいると、本来の出力にこの変動が乗って出力されてしまいます。実際の回路ではバイアスの与え方などの工夫でこのような影響を避けるようになっていますが、できる限り電源の電圧は電圧の安定した、完全な直流であることが望ましいことに変わりはありません。

また、大きな電力を出力すれば当然ながら電源にも大きな電力が流れます。このときに電源の電圧が不安定ですと、大きな出力が出た瞬間に電圧の低下が起き、出力波形がひずんでしまいます。リップルについては出力が電源のリップルで振幅変調(俗にモジられるなどといいます)が掛かって、やはり入出力の関係が悪化します。

Q反転増幅器の周波数特性

入力電圧V1=300mV、R1=10kΩ、Rf=100kΩの反転増幅回路で周波数を100Hzから200kHzまで徐々に変化させていくと、10kHz以降から位相差が生じて、出力電圧、利得が減少しはじめました。どうしてこんなことが起きるのでしょうか?その根拠がわかりません・・・
そしてなぜ10kHzから生じたのかという根拠もわかりません。
どなたかご回答の程よろしくお願いします。

Aベストアンサー

関連する質問を紹介しますので、この回答を参考にレポートを書いてください。

μPC741というオペアンプを使って反転増幅の周波数特性をG=0,10,20dBと3種類測定しました。
(1)3種類とも利得が-3dBになる高域遮断周波数が約40kHzになりました。理論値と比較したいのですが理論式の導出がわからない
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(3)位相差と利得の低下にはどんな関係があるのか http://okwave.jp/qa3510524.html

基本的な反転増幅回路における周波数特性が右下がりになる理由を理論的に説明したいのですが、回路にコンデンサが使われていないので、カットオフ周波数が求められなくて困っています。オペアンプは751です。右下がりになる理由はカットオフとオペアンプの周波数特性によるものですよね? http://okwave.jp/qa3048059.html

非反転増幅、反転増幅の回路実験を行ったのですが、1kHzや100kHz を入力すると、約10倍の増幅が確認できたのに対し、1MHzを入力した場合、約1.2倍となりほとんど増幅が確認できませんでした。 これはなぜでしょうか http://okwave.jp/qa3055112.html

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