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RC発振器を使い、オシロスコープに波形を表示させました。
そこから、実行値と周波数を計算して出したのですが、電圧計や周波数カウンターに表示されている値と比較してみると誤差が生じました。
この誤差の原因にはどのようなことがあるのでしょうか?
よろしくお願いします。

A 回答 (5件)

#1,3です


大体の状況は想像できました
エージングは冬場の朝1番の測定でなければ、それほど影響はしないはずです
15回の測定のうち後半の結果が良いのであれば、これが影響していますが
アナログオシロ、発振器だと、あっても1%以下ですね
ただし、これは測定作業の基本なので、頭に入れておくことが大事です
5,6桁以上の測定になると24時間前からの機器のエージングはよくあります
プローブ校正も怪しい気がしますが、正弦波なのであまり影響はでていないと推測されます

それはさておき、
周波数のズレが大きいのですね
管面の読み取りの場合、正弦波だと時間軸の方が電圧軸よりも読みにくく誤差が出やすいはずです
管面の読み取り誤差は、6目盛で2mmの誤差があったとして3%くらいですから、
それ以外に原因があるということです
電圧の方は、実効値算出式の定数の有効桁などを疑うところですが、とりあえず周波数について考察します

怪しいのは、機器のズレですね
機器の校正ズレはそんなにおおきくはないはずなので、
発振器かオシロに、キャリブレーション(微調整オフセット)がかかっている可能性があります
測定前に、確認をしていないのなら、これが原因のような気がします
デジタルオシロだと管面に表示がでるものが多いのですが、アナログだと気づかないことが多々ありますね
#3での検証実験で答えはでるはずですが、こんなところでどうでしょうか

なにか見落としがあれば、他の皆様よろしくおねがいします
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
大変参考になりました。
次の機会に調べてみようと思います。
今回は本当にありがとうございました。

お礼日時:2004/09/01 22:31

#2です。


周波数カウンタや電圧計で5-10%の誤差が有る というのは少々考えにくい(※1)ので、オシロスコープで観測するさいに問題が有ったのではないかと思います。

オシロスコープには、垂直軸や時間軸の感度を調節できるつまみがあります。これがきちんと CAL(Calibrated)の位置になっていたか、要確認かとおもいます。
(これが可変状態だと、管面から読み取った値自体に意味が無くなります)

※1 発信器の出力波形が大きく歪んでいると、その影響で測定値に誤差が入ることは有ります。

なお、アナログオシロスコープの垂直、時間軸の確度はフルスケールに対して2-3%程度です。ですから、感度調節つまみをCALの位置にしていても、基準信号で較正しなければ、この程度の誤差がはいることはあります。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
ツマミの調整はしていなかったと思いますので、恐らく言われている通りのことが原因であると思います。
次は、調整をしっかりとした後に、挑戦してみたいと思います。

お礼日時:2004/09/02 19:46

#1です


ちょっと説教臭い私の文に丁寧な補足を有難うございます

まずは#2さんの言われているように校正はちゃんとできているのが前提です

いくら管面読みでも周波数10%ずれは大きすぎますね
さらに補足をお願いします
・周波数も実効値も5~10%ずれていますか
・測定毎の誤差は同じ方向にずれていますが(プラス、マイナス)
・対象信号は、正弦波出力 電圧は1~5V 周波数 60~200Hzくらいですか
・機器のエージングはやっていますか
・オシロはアナログですかデジタルですか
・電圧計はマルチメータで、実効値レンジですか
・出力電圧にオフセット(DC)は乗せてないですよね
・測定するときはオシロと電圧計とカウンタは同時につないでいますか

誤差とは、周波数カウンタと電圧計を基準として言っているとおもうのですが
とりあえず原因解明の為には、
1. RC発振機が市販の計測器であるならば、設定出力値を読めるはずです
 それとの違いはどのくらいですか
 この時点で、10%も誤差があったなら発振機かカウンタに原因があります
 このとき、オシロでの表示と合っていますか
2. カウンタは正確ですか
 オシロの校正出力をカウンタに入力してみてください。
3. 電圧計でピーク値を計ってみましょう
 オシロでの読みとくらべて違いがあれば、どちらかに原因があります

どうでしょうか

この回答への補足

詳しく回答してくださってありがとうございます。
・周波数のほうは電圧よりは誤差が小さいようで、最高5%程度に収まっています。
・測定毎の誤差は電圧、周波数共に同じ方向(プラスの方向)にずれているようです。
・信号は正弦波、電圧、周波数については良くわからない状態ですが記録によると、電圧~3V周波数~1KHz程度と思われます。
・エージングはやりませんでした。
・オシロスコープはアナログオシロスコープです。
・電圧計はマルチメータで、レンジは調整してありました。
・すいません。オフセットとは何でしょうか。
・測定時にはオシロスコープ、電圧計、カウンタは同時につないでいました。

1、2、3、については、今機器が手元に無いので、次の機会に試してみようと思います。

勉強不足なため、まともな補足が出来ずにすいません。

補足日時:2004/08/31 20:14
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オシロスコープの表示波形から電圧や周波数を出されたのですね?



それぞれの機器の確度(オシロスコープの縦軸表示確度、水平軸表示確度、電圧計の確度、カウンターの確度)を調べて、実験で得られた誤差と比較する必要があります。

もう一点、発信器の出力がどれだけ正確な正弦波になっているかも確認する必要が有ります。(正弦波からずれると波高率が、、)
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カテ違いを注意されたときに、この質問には誤差の大きさを明記してもらわないと答えようがないと指摘されませんでしたか



それと測定環境についても書いたほうがよいでしょう
周波数とか電圧とか、自作測定機なのかとか
なぜなのかを考えてみてください
ほんとうに、自分で誤差の原因について考えましたか
まず、自分自身の考えを述べておいてほしいですねぇ
すくなくとも理系であるならばね

それと、
実行値 -> 実効値
タイトルも的を得ていない

この回答への補足

回答ありがとうございます。
誤差ですが、15回ほど測定を行った結果のうちほぼすべての結果において5~10パーセント程度の誤差になりました。
周波数や電圧は測定毎に変えてあります。
測定器についてはすいませんがわかりませんが、自作機等ではなかったと思います。
自分では、使用した機器の許容誤差等によるものではないかと考えたのですが、これだけでは誤差が大きすぎると思ったので質問をしました。
不備の多い質問で申し訳ないのですがよろしくお願いします。

補足日時:2004/08/31 15:29
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x=0=a sin ωtより ωt=0
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Qコンデンサの精度に関して

コンデンサは容量が大きい方が精度が悪いそうなのですが
これは本当なのでしょうか?
というかなぜなのでしょうか?

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Aベストアンサー

こんばんは。

>>>
コンデンサは容量が大きい方が精度が悪いそうなのですが
これは本当なのでしょうか?
というかなぜなのでしょうか?

コンデンサの容量は、電極間の距離が小さいほど大きくなります。(反比例)
ということは、大容量の場合、電極間の距離を詰めなければいけません。

たとえば、電極間の距離が100のコンデンサがあるとしましょう。
距離のばらつきが±10 のとき、容量のばらつきは、±10%です。
そして、電極間の距離が50のコンデンサがあるとしましょう。
距離のばらつきが±10 のとき、容量のばらつきは、±20%です。



>>>
それと数十pFオーダーで可変容量のコンデンサってありますか?

こちらで。
http://www.ramstate.com/vc430x2.htm

Qカットオフ周波数とは何ですか?

ウィキペディアに以下のように書いてました。

遮断周波数(しゃだんしゅうはすう)またはカットオフ周波数(英: Cutoff frequency)とは、物理学や電気工学におけるシステム応答の限界であり、それを超えると入力されたエネルギーは減衰したり反射したりする。典型例として次のような定義がある。
電子回路の遮断周波数: その周波数を越えると(あるいは下回ると)回路の利得が通常値の 3 dB 低下する。
導波管で伝送可能な最低周波数(あるいは最大波長)。
遮断周波数は、プラズマ振動にもあり、場の量子論における繰り込みに関連した概念にも用いられる。


ですがよくわかりません。
わかりやすく言うとどういったことなのですか?

Aベストアンサー

>電子回路の遮断周波数: その周波数を越えると(あるいは下回ると)回路の利得が通常値の 3 dB 低下する。
>導波管で伝送可能な最低周波数(あるいは最大波長)。
>遮断周波数は、プラズマ振動にもあり、場の量子論における繰り込みに関連した概念にも用いられる。

簡単にいうと、一口に「カットオフ周波数」と言っても分野によって意味が違う。
電子回路屋が「カットオフ周波数」と言うときと、導波管の設計屋さんが「カットオフ周波数」と言うとき
言葉こそ同じ「カットオフ周波数」でも、意味は違うって事です。



電子回路の遮断周波数の場合
-3dB はエネルギー量にして1/2である事を意味します。
つまり、-3dBなるカットオフ周波数とは

「エネルギーの半分以上が通過するといえる」

「エネルギーの半分以上が遮断されるといえる」
の境目です。

>カットオフ周波数は影響がないと考える周波数のことでよろしいでしょうか?
いいえ
例えば高い周波数を通すフィルタがあるとして、カットオフ周波数が1000Hzの場合
1010Hzだと51%通過
1000Hzだと50%通過
990Hzだと49%通過
というようなものをイメージすると解り易いかも。

>電子回路の遮断周波数: その周波数を越えると(あるいは下回ると)回路の利得が通常値の 3 dB 低下する。
>導波管で伝送可能な最低周波数(あるいは最大波長)。
>遮断周波数は、プラズマ振動にもあり、場の量子論における繰り込みに関連した概念にも用いられる。

簡単にいうと、一口に「カットオフ周波数」と言っても分野によって意味が違う。
電子回路屋が「カットオフ周波数」と言うときと、導波管の設計屋さんが「カットオフ周波数」と言うとき
言葉こそ同じ「カットオフ周波数」でも、意味は違うって事です...続きを読む

Qオシロの波形から発振周波数を求めるには?

今回、LC発振回路の実験を行いました。
そのときの出力波形をオシロスコープで観察したのですが、そのオシロスコープの波形から発振周波数を求めるにはどのようにしたらよいのでしょうか。

Aベストアンサー

まずは目盛りのレンジを確認します。
一目が何ミリSec.になっているかです。
それから波形の一周期の時間を読みます。
周波数は1/周期ですから1秒を周期で割ります。
20ミリSec.(0.02Sec.)なら50Hzですね。
波形は読みやすいところでもいいと思います。
Peak-to-Peakだと見づらい場合もあるので中心線から立ち上がるところと次に立ち上がるところの間隔を読んでもいいと思います。

Qオシロスコープのカップリング

オシロスコープの設定で、
“DCカップリング”か“ACカップリング”かを
設定する項目があるのですが、
どの様に使い分ければいいのでしょうか。
測定する波形によって使い分けるのだと思うのですが、
単に直流波形を測定する時はDCカップリング、
交流波形を測定する時はACカップリング
ではダメなのでしょうか?

Aベストアンサー

オシロスコープで観測するものは、交流信号であることがほとんどです。(まれに直流信号も観測します)
交流信号は、グランドを中心に振幅をもっているものもあれば、ある直流電位を中心に振幅を持っているものもあります。

DCカップリングで波形を観測すると、直流成分も同時に観測することができます。
例えば、直流2Vに500mV(P-P)の信号が乗っている波形を観測すると、その信号はグランドラインより2V上昇したところで500mV(P-P)の振幅を見せます。
同じ信号をACカップリングで観測すると、直流成分の2V(DC)が排除されるので、グランドライン上で500mV(P-P)の振幅を見せます。

DCカップリングとACカップリングの使い分けですが、基本的には信号を観測するという特性上、ACカップリングで良いかと思います。しかし、周波数が低くなると(100Hz以下では注意)、カップリングにコンデンサを用いているため、正しい振幅を表現しきれない可能性がでてきます。そのような時は、DCカップリングにします。
DCカップリングで不都合が生じるのは、小さい交流信号が大きな直流成分に乗っているときです。
例えば、直流10Vに100mV(P-P)の信号が乗っていると、VOLTS/DIVは、50mVか20mVにしないと信号をきれいに見ることができません(1倍プローブ時)。しかし、直流成分が10Vもあるので、信号が管面からはみ出して見えなくなってしまいます。
これくらい信号と直流成分に差があると、グランドラインを調整しても、まず、信号を見ることはできないでしょう。

要は、信号が最もきれいに見える状況を作り出せれば良いのです。

オシロスコープで観測するものは、交流信号であることがほとんどです。(まれに直流信号も観測します)
交流信号は、グランドを中心に振幅をもっているものもあれば、ある直流電位を中心に振幅を持っているものもあります。

DCカップリングで波形を観測すると、直流成分も同時に観測することができます。
例えば、直流2Vに500mV(P-P)の信号が乗っている波形を観測すると、その信号はグランドラインより2V上昇したところで500mV(P-P)の振幅を見せます。
同じ信号をACカップリングで観測すると、直流成分の2V(...続きを読む


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