【無料配信♪】Renta !全タテコミ作品第1話

初めて質問します。
自分なりに調べたのですが、分からず、まとまらず、の状態なんです。
積分回路と微分回路は何に使われているのでしょうか?
回路に組み込まれているのは分かるのですが、どういったジャンルの製品に使われているのでしょうか?
ぜひとも教えていただきたいです。
よろしくお願いいたします。

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A 回答 (2件)

積分回路はある一定時間の変化を平滑化する作用があります。

たとえばホースから出る水の量や勢いはホースの太さと元の水圧に直接的に影響を受けます。ところが途中にバケツを置けば、元の水圧に応じてバケツの水面が上下しますが、バケツから流れ出る水の水圧は瞬間的な元水圧の変動は受けなくなります。積分を行う区間(時定数という)を適切に調整することにより外乱の影響を受けにくく安定して制御を行うことが出来ます。
微分回路は逆に変化が現れたときにその変化を抽出する働きをします。たとえば昼休みになってみんなが一斉にテレビをつけたら消費電力が上がりますが、発電所ではその徴候をすぐに捕らえるために微分回路を使います。
逆の使い方として、パルス上の外乱を取り除くために使うことがあります。ラジオ放送を聞いている時に近くをバイクがとおるとバリバリという音が入りますが、このバリバリというパルス状の雑音を微分回路で抽出し、元の信号に加えれば除去することが出来ます。
多くのICの入力回路にも同様のノイズ除去回路が用いられています。
電子回路的にこれらを実現するのがRC回路であったりRL回路だったりします。電流に対してLは積分的に働き、電圧に対してCは積分的に働きます。(反対に電流に対してCは微分的に働き、電圧に対してLは微分的に働きます。)
Rと組み合わせることで適切な時定数を作ることが出来ます。また工業プロセスの一部を電子回路にすることによって、プロセス自体では実現し得ない高速な応答やプロセスの安定化を図ることが出来ます。
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この回答へのお礼

すごく分かりやすい例えでの回答ありがとうございます。苦手なジャンルなんですが、教科書よりも理解できました。

お礼日時:2003/06/16 18:42

ON-OFF制御だと大雑把すぎ、もうちょっと細かく制御したいものにはほとんど


使われています。
微分、積分の単独ではなくPID制御が一般的ですが。

参考URL:http://www.picfun.com/motor05.html
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この回答へのお礼

ありがとうございます。PID制御も参考にさせてもらいます。

お礼日時:2003/06/16 18:39

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Q微分回路・積分回路について

微分回路と積分回路は、ローパス・フィルタやハイパス・フィルタと、どのような関係があるのでしょうか?

今読んでいる書籍に、チラッと載っているのですが、Webで見ると同一回路ではなく、どのような関連性があるのか分かりません。

ご教授のほどを、お願いします。

Aベストアンサー

 電子回路の動作を観るときに、時間軸で観る場合と周波数軸で観る場合があります。ご質問の内容は正にそれにあたっていると思います。
【微分回路と積分回路】
 回路の動作として、入力波形が出力時に、時間軸でみた場合に、どのように変化をしているのかと言う立場で解釈すると、あたかも微分や積分したかのように動作する回路のことをいいます。具体的には波形整形を行う場合に、これらの回路を使います。
【ローパス・フィルタやハイパス・フィルタ】
 周波数軸でみた場合に、ある周波数以下の信号を通過させるのがローパス・フィルタで、ある周波数以上の信号を通過させるのがハイパス・フィルタです。
【両者の関係は?】
 回路に要求する事が違うのですが、ローパス・フィルタの仲間に積分回路が含まれ、ハイパス・フィルタの仲間に微分回路が含まれると言う解釈が成り立つと思います。
【追記】
 kansai_daisukiさんには以前も回答した記憶があります。勉強を続けられているんですね。「継続は力なり」。尊敬します。さて、電子回路はリアルな学問です。実際には回路を製作して実験するのがスキルアップには一番なのですが、その環境を求めるのが困難なら、PSPICEは、いかがですか?電子回路のシミュレータプログラムです。これなら、パソコンさえあれば実験できます。参考にしてください。

参考URL:http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/36/36271.htm

 電子回路の動作を観るときに、時間軸で観る場合と周波数軸で観る場合があります。ご質問の内容は正にそれにあたっていると思います。
【微分回路と積分回路】
 回路の動作として、入力波形が出力時に、時間軸でみた場合に、どのように変化をしているのかと言う立場で解釈すると、あたかも微分や積分したかのように動作する回路のことをいいます。具体的には波形整形を行う場合に、これらの回路を使います。
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 周波数軸でみた場合に、ある周波数以下の信号を通...続きを読む

Qオペアンプによる積分回路の誤差について

オペアンプによる積分回路に矩形波を入力し三角波を得て、理論値との誤差が20%程度でした。オペアンプにようる微分回路の方は、誤差が10%程度でした。
なぜ積分回路と微分回路で誤差が違うのでしょうか?また、なぜ積分回路は20%も誤差が出てしまうのでしょうか?
出来るだけやさしく回答していただけると助かります。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

電気回路の誤差は、回路図に書かれている部品の誤差と、回路図に明記されていない部品が有るからです。
明記されていない部品とは、浮遊容量、配線抵抗、各部品の分布定数部分などです。
そのような条件を全て、計算に入れることが出来れば、理論値と完全に一致します。

Qハイパスフイルタが微分回路になるのはなぜ?

機械工学科出身のものです。電子回路について一冊本を
読んで基礎を勉強したのですが、いまいちピンときません。

電気回路に詳しくような人間でも理解できる説明が
あったらお願いできませんか?もう何冊か電子回路の本を
勉強するつもりですが・・・

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

回路の意味の考え方
機械系と電気系の相対性があります。電気回路の現象は2次の微分方程式で記述できますが、この微分方程式の係数になる抵抗、キャパシタンス(コンデンサ)、インダクタンス(コイル)を機械系の微分方程式に置き換えて考察するものです。

ローパスフィルタは機械であれば配管内の圧力の変動周期の短期変動成分検出して除去させる機能です。除去する部分はハイパスフィルターになっていて、本管に生じた圧力変動を検出してダンパー回路に導いて減衰させています。フィルタの特性は配管径(圧損)とサージサプレッサ(サージタンクやダンパー)の容量で決まることになります。

電気回路は並列回路の場合は電圧方程式で考え、直列回路の場合は電流方程式で考えるため、LとCの意味が変わります。

電圧方程式の場合、
Ri+L di/dt+ 1/Cx(iの時間積分)=0
電流方程式の場合
e/R + C de/dt + 1/L x(eの時間積分)=0
で表現されます。

微分回路は回路に直列のコンデンサか回路と並列に入れたコイルになります。
または回路に直列のコイルか、回路に並列のコンデンサになります。
微分回路=変化を検出する回路です。上記のL di/dtまたはC de/dt の部分がこれにあたります。微分回路に信号(電流または電圧)を減衰させるRを加えるとフィルタになります

変化を検出して変化した信号成分は抵抗で減衰させてしまうというのがローパスフィルタ(高周波領域阻止)の基本的な発想です。
変化を検出した信号以外を減衰させるとハイパスフィルタ(低域減衰)となります。

勉強の仕方
フィルタは奥が深く、電気系でも回路の定数をすぐに思い浮かべることができる人は少ないと思います。これは車のサスペンションの最適設計と同レベルです。
サスペンションにはダンパー、コイル、ばね下重量のつなぎ方といった定石があるのと同じく、フィルターにもチェビシェフとか基本回路が存在します。
また電子回路シミュレータにはこれらの回路の特性を模擬実験させる機能がありますので理解に役立ちます(フリーソフトもあります)
実務で行う場合、基本回路の知識を増やし、フィルタに要求される仕様をはっきりとさせ、シミュレータで当たりをつけ、実際の部品で実験してオシロやFFTアナライザで観測して実際と理論の違いを確かめるといった手順になります。

最近ではFFTのように演算によってフィルタを実現することで回路を使わないことも流行しています。(ワンチップICで実現しているものもある)でも意図しないノイズや回り込みの除去には外部フィルタは有効であり続けるので回路方程式からのアプローチは今後もなくならないと思います

回路の意味の考え方
機械系と電気系の相対性があります。電気回路の現象は2次の微分方程式で記述できますが、この微分方程式の係数になる抵抗、キャパシタンス(コンデンサ)、インダクタンス(コイル)を機械系の微分方程式に置き換えて考察するものです。

ローパスフィルタは機械であれば配管内の圧力の変動周期の短期変動成分検出して除去させる機能です。除去する部分はハイパスフィルターになっていて、本管に生じた圧力変動を検出してダンパー回路に導いて減衰させています。フィルタの特性は配管径(...続きを読む

Q微分回路、積分回路の出力波形からの時定数の読み方

微分回路、積分回路それぞれに方形波を入力し、出力波形をオシロスコープで観察したのですが、この出力波形から時定数をどのように読み取ればいいのでしょうか?

Aベストアンサー

CR微分回路の場合には、最大出力電圧の37%まで出力電圧が落ちるまでの時間が時定数になります。
CR積分回路では、最大出力電圧の63%まで出力電圧が上がるまでの時間が時定数になります。

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微分回路の誤差について

ある微分回路に波形を入力して出力波形を測定する実験を行ったのですが、理論値と測定値で値が違いました。
どちらも同じ形の波形なのですが、回路方程式から求めた式に値を代入したグラフは振幅が0.2mv程になり、オシロスコープで測定した波形は振幅が0.4mv程になりました。
このような誤差がでた原因を教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

プローブの入力インピーダンスが高すぎる可能性があります。(終端出来ていないと言ってもよい。)
反射波によって電圧が倍になることは教科書でよく見られることですが、それ以外にもオシロが高速だと配線のインダクタ成分が見えてしまうなど、高性能がゆえに見えてしまう現象もあります。Lを含む式を立てて考察すると謎が解けるかもしれません。

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微分回路と積分回路の特徴について

微分回路がハイパス、積分回路がローパスになる理由を教えてください。出来れば回路図との関係性もわかりやすく教えてください。

Aベストアンサー

コンデンサに蓄えられている電荷と端子電圧の間にはQ=C・Vの関係が有ります。
電荷Qは電流を時間で積分したものなので、Q=∫i・dt になります。
すなわち ∫i・dt=C・V です。 この式を t で微分すると i = C・dV/dt です。

つまり、コンデンサの端子電圧を見ると電流の積分値が見えます。
コンデンサの電流値を見ると電圧の微分値が見えます。

積分回路で抵抗を入れるのは電流を出来るだけ一定にする為ですが、コンデンサの電圧が変化する事で抵抗に流れる電流も変化するので電流が一定にはなりません。
その為、積分回路とみなせるのは短時間の間だけです。

微分回路で抵抗を入れるのは電流を電圧に変換して観測しやすくする為ですが、抵抗に現れる電圧によりコンデンサに加わる電圧が変化するので電圧が一定になりません。
その為、微分回路とみなせるのは短時間の間だけです。

Q微分回路、積分回路について

先日オペアンプとコンデンサを用いた基本的な微分回路と積分回路について実験を行いました。基本的な回路では微分積分どちらの回路でも波形が歪んで出力されました。
その後微分回路はコンデンサと直列に抵抗を接続する回路、積分回路はコンデンサと並列に抵抗を接続する回路に作り替え同じ条件で実験すると出力波形の歪みが小さくなっていました。
なぜ抵抗を追加しただけで歪みが小さくなるか教えてください。

Aベストアンサー

 微分回路は コンデンサと直列に抵抗を接続 しないと発振しやすくなります。入力する信号源のインピーダンスが十分に低ければ完全に発振してしまいます。

 積分回路は帰還回路がコンデンサだけだとオペアンプの出力のDC電位が定まりません。コンデンサに充電された電圧でオペアンプの動作点が決まりますので場合によっては動作点がオペアンプのプラスかマイナスのどちらかの電源電圧に近づいてしまうと波形がその近づいた電源電圧で潰れてしまいます。
 帰還コンデンサに並列に抵抗を挿入すれば、出力の動作点はGND近くで動作するようになります。結果、歪も少なくなります。

Q論理回路などの応用例

微分回路
積分回路
クリップ回路
クランプ回路
AND回路
OR回路
NOT回路
の、どれでもいいので応用例を回路図付きで教えて下さい。
お願いします。

Aベストアンサー

電気技術志望ならCQ出版の月刊「トランジスタ技術」を買ってください。
応用例は、必ず中に入ってます。
探し出すのも優れた技術です(トレーニングしてください)
(この時期、入社したてのビギナー向けの特集もあります。)

又、専門書店のコーナーに行けば、嫌でも腐るほど本があります。

残念ながら、インターネットでは貴方の欲しいサイトは少ないと思います。

課題は、貴方の勉強ですので是非身に付けて下さいね。
良い本に出会えば、それを一生涯持つことに成るでしょう。

参考URL:http://www.interq.or.jp/japan/cba/sub05/refmgtr1.htm


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