オシロスコープを使った基本的な実験

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    (Ⅰ-1)
    オシロスコープを使った基本的な実験
    実験報告書(3班)
    再提出版
    実験日 10月30日 11月6日 11月8日
    1.実験の目的
      プローブの内部構造・動作原理をしり、プローブの正しい使い方を検討した。また、オシロスコープのX-Yモードを用いて、リサージュ図形から入力波と出力波の電圧比、位相差の求め方を検討した。微分回路・積分回路の周波数特性を検討し、トロイダルコアのB-Hカーブの測定を行った。
      
    2.実験回路解析と実験方法
    2.1 プローブの動作原理(実験1)
    a.実験回路の理論解析
    (1.1)伝達関数を求める
    C1、R1、C2、R2、C3に流れる電流をそれぞれi1、i2、i3、i4、i5とする
    また、C1、R1にかかる電圧をV1とする
    これらの式をラプラス変換すると、
       ・・・①
    これらを①式に代入すると
    よって、伝達関数 は
    (1.2) 周波数伝達関数 は
    周波数応答 は
    位相差は
    より、
    C2の調整が正しく行われたときのボード線図は次項に示す
    (1.3) ステップ電圧印加の の波形を示せ
    次にステップ電圧印加
    とおき、逆ラプラス変換して
    ここで はステップ関数なので
    voの波形は次のようになる
    K<<Tのとき                K>>Tのとき
            
    特にK=Tのとき
      (1.4)  に波形歪みが生じないためには
     より
      となればいいから
     を満たす必要がある。
    b.実験回路の詳細と実験方法
    使用器具
    オシロスコープ(KENWOOD 40MHz CS-4035)
    発振機(KENWOOD AG-203D)
    10:1プローブ(KENWOOD 960BNC 10:1)
    実験方法
    まず、オシロスコープ内蔵の校正電源で発生させた方形波をプローブに加えて表示させ、方形波の頭部が平坦になるようにC2を調節する。このことによって、入力と出力の位相差をなくし、以降の測定を正確に行える。
    次に、プローブの先端に方形波を入力し、ステップ電圧のかわりとする。オシロスコープの波形表示モードをALTにし、波形を観測する。
    c.実験結果
    写真はCH2の波形、1V/div 0.5ms/div
    d.理論と結果の比較
    実験結果のグラフをみると、ステップ電圧の頭部が平坦に表れている。
    これは、voの理論式でK=Tとなった場合と同じである。
    つまり、C2の調節が正しく行われたことを示している。
    2.2 リサージュ波形(実験2)
     a.実験回路の理論解析
     
    x軸方向に (入力)、y軸方向に (出力)を印加する
      ・・・①
    加法定理より
      ・・・②
    ①を②に代入すると
       ・・・③
     に①と③を代入すると
    両辺sin2φをかけて
       ・・・④
    ④の式がリサージュ図形の式にあたる
    は図形から最大振幅値を読み取ることで求まる
     より
    振幅比は
    ④式から  のとき
    より
    図形をみると X=0のとき Y=B 
    よって より
    位相差は
    今回のオシロスコープの場合、入力と出力の方向が逆なので
    振幅比は
    位相差は
    b.実験回路の詳細と実験方法
     
    使用器具
    オシロスコープ(KENWOOD 40MHz CS-4035)
    発振機(KENWOOD AG-203D)
    10:1プローブ(KENWOOD 960BNC 10:1) 2本
    コンデンサ 1μF
    抵抗 2kΩ
    実験方法
    交流電源Viの周波数を100Hzにする。
    CH1を水平方向、CH2を垂直方向に入力し、X-Yモードにてリサージュ波形を観測する。
    c.実験結果
    X軸:1mV/div 

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    (Ⅰ-1)
    オシロスコープを使った基本的な実験
    実験報告書(3班)
    再提出版
    実験日 10月30日 11月6日 11月8日
    1.実験の目的
      プローブの内部構造・動作原理をしり、プローブの正しい使い方を検討した。また、オシロスコープのX-Yモードを用いて、リサージュ図形から入力波と出力波の電圧比、位相差の求め方を検討した。微分回路・積分回路の周波数特性を検討し、トロイダルコアのB-Hカーブの測定を行った。
      
    2.実験回路解析と実験方法
    2.1 プローブの動作原理(実験1)
    a.実験回路の理論解析
    (1.1)伝達関数を求める
    C1、R1、C2、R2、C3に流れる電流をそれぞれi1、i2、i3、i4、i5とする
    また、C1、R1にかかる電圧をV1とする
    これらの式をラプラス変換すると、
       ・・・①
    これらを①式に代入すると
    よって、伝達関数 は
    (1.2) 周波数伝達関数 は
    周波数応答 は
    位相差は
    より、
    C2の調整が正しく行われたときのボード線図は次項に示す
    (1.3) ステップ電圧印加の の波形を示せ
    次にステップ電圧印加
    とおき、逆ラプラス変換して
    ここで はステップ関..

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