RC回路 波形

初歩的な質問で申し訳ないのですが，RC回路に６Vの電圧をかけた場合(FGでVppは12V，DMMで６Vの検出はされてます)普通オシロに出力される波形（RCの終端）は正弦波な4.2V，方形波なら6V付近が検出されますよね。でも，実験してみると，方形波が5V付近，正弦波が3V付近でした。これは誤差がプローブの減衰（？）か何かだと考えたのですが，オシロのプローブってそんなに減衰するものなのでしょうか。プローブ調整が潰れていて出来なかったので，そのための誤差とも考えたのですが…RC回路の働きっぽい波形がでてしまったので良く分からなくなり質問させて頂きました。時定数τは，正しかったです。

No.1 回答者： fjnobu 回答日時： 2009/12/15 07:00

>(FGでVppは12V，DMMで６Vの検出はされてます)

FGとDMMは何の略かよく分からないので、無視します。周波数はいくらで、抵抗、コンデンサーの値も書かれていません。周波数によってはそのくらいは誤差が出ます。又ＲＣ回路の入り口がいくらかも書かれていません。入り口と出口の差も重要なことです。もちろんオシロのプローブも減衰します。

この回答への補足

分かりづらい説明で申し訳ありませんでした。FGはファンクションジェネレータ、DMMはデジタルマルチメータのことです。周波数を1kHz、入力信号をファンクションジェネレータで出して、入力信号ー抵抗ーコンデンサ、という順につなぎ、コンデンサに出力される波形をオシロスコープで観測するものです。なお、ファンクションジェネレータの値は正確性に欠けるため、デジタルマルチメータで電圧確認をしています。
(抵抗値は220Ω、コンデンサは1μFです)


オシロスコープの減衰とはどの程度なのでしょうか。

補足日時：2009/12/15 12:26

No.2 回答者： info22 回答日時： 2009/12/15 08:33

オシロの振幅調整つまみを、ちゃんとキャリブレートの位置にして測定して見えるのでしょうか？

この回答への補足

キャリブレート、ですか？
キャリブレートがよくわからないです。

補足日時：2009/12/15 12:58

No.3 回答者： tance 回答日時： 2009/12/15 08:53

FGはファンクション・ジェネレータの略ですか？

DMMはデジタルマルチメータの略ですか？
そうだとして、12Vとか6Vを計ったときはFGに直接オシロやDMMを
つないだのではないでしょうか。一方、RC（抵抗//コンデンサの
並列回路？）をFGの負荷としてつないで波形を見たのでは
ないでしょうか。

ほとんどのFGは、出力インピーダンスが50Ωとか600Ωです。
負荷としてRCをつけると、負荷電流×出力インピーダンス
だけ出力が小さくなります。

プローブも誤差はありますが、数kHz以下ならプローブ調整も
ほとんど影響せず、せいぜい数％の誤差でしょう。（DMMで
パルスを計ったということから、あまり高周波ではないと
判断しました）

やはり、FGに対する負荷効果ではないかと　　想像　　します。

この回答への補足

はい、FGはファンクションジェネレータ、DMMはデジタルマルチメータの略です。FGが6VでVpp(ピークツーピーク)が12Vの出力を回路にかけました。RCの直列回路です。ファンクションの波形を抵抗につなぎ、抵抗とコンデンサをつなぎ、そのコンデンサとファンクションのグランドをつけました。またコンデンサ間の測定のためにオシロとマルチメータをつなぎました。回路をブレッドボード上に組み、測定器はジャンパ線とつないで計測しています。この時、オシロとマルチメータのプローブは同じところにつないでいます。ファンクションの片方は２つの計測器のグランドとつながっています。

直接、というわけではないのですが、負荷効果によるものになるのでしょうか。出力インピーダンスが50Ωのときピークツーピークが10Vまでしか上がらなかったので最大に変えることはしました。

補足日時：2009/12/15 15:42

No.4 回答者： info22 回答日時： 2009/12/15 18:30

#2です。

>オシロの振幅調整つまみを、ちゃんとキャリブレートの位置にして測定して見えるのでしょうか？
>キャリブレート、ですか？
>キャリブレートがよくわからないです。
こんな常識的なことを知らないで良くオシロが使えますね。
次の２現象オシロスコープのフロントパネル
http://www.cqpub.co.jp/column/books/2001a/11891o …
で言えば、「CH1 or Y」や「CH2 or X」のすぐ下の2つのつまみの右側の
VALIABLEのつまみが振幅調整つまみです。
そのつまみに、回転方向を示す「矢印」と「CAL」と記されています。それを矢印の方向に一杯に回すとポチッと音がしめす。それがキャリブレート位置でプローブから入力された電圧の振幅がオシロのディスプレイに正しく表示されるキャリブレート位置になります。そのつまみをCAL位置にしないと、入力信号の振幅が正しく表示されないので、CAL状態でない位置で、振幅をオシロで読み取っても、その電圧値は何の意味もありません。
信号の振幅（電圧）を波形から読み取る場合は、必ずCALの状態にしてから波形の測定をしないといけません。

>抵抗値は220Ω、コンデンサは1μFです。周波数を1kHz ...
この条件でのRC回路の直列インピーダンスは計算すると271.5[Ω]なので、FGが600[オーム]の出力インピーダンスだと、RC回路のインピーダンスが低すぎて、無負荷時の電圧振幅が半分以下になってしまいます。
RC回路のインピーダンス（素子値）を600[Ω]かそれ以上になるように選んで使うのがFGの正しい使い方です。

またオシロの接続による影響はありません（いまの測定条件では無視できます。）。

600[オーム]の出力インピーダンスのFGだと、RC回路をつながないでDMMで正弦波を測定して、その後RC回路を接続してオシロで電圧を読み取っても全く測定値として意味がありません。
50[オーム]の出力インピーダンスのFGだと、RC回路をつながないでDMMで正弦波を測定して、その後RC回路を接続してオシロで電圧を読み取るとFG出力端子で15％強の電圧が減少し、さらにRC回路で分圧され、あわせて約49%位の振幅になってしまいます。

なのでFGはRC回路を接続した状態でFG出力端子の電圧をDMMまたはオシロで
読み取る必要があります。

今の場合
正弦波ではインピーダンスのR,Cの関係でRC回路の入力の振幅が、オシロの入力する段階の出力では振幅が58.6％まで減衰します（12Vppなら7Vppになる。）。
方形波入力の場合はVppの振幅が90％まで減衰します（6Vppなら5.4Vppになる）。

以上は、測定条件が明確でない為、仮定の話になってしまいます。
FGの出力インピーダンスは600Ωか50Ωかを調べてお書き下さい。
FGの出力はRC回路をつないだ状態で測る。その場合の電圧を正弦波や矩形波のV0p値(またはVpp値)でお書き下さい。

No.5 回答者： tance 回答日時： 2009/12/17 09:42

#3 tanceです。

オシロのキャリブレーションはできているとして、問題は（おそらく）
発振器の出力を計った負荷条件と、コンデンサの波形を計った
条件が違うことにあるのではないかと想像します。

RC回路をつないだままで発振器の波形（電圧）を計れば原因
不明の誤差は激減すると思います。

キャリブレートのことや、負荷効果の考察は＃４の方のおっしゃる
とおりです。