ランプ微分器
変化の速さを測る
微分器は最終値ではなく変化速度に応答します。ランプは有限時間で一定速度の電圧変化です。スルーレートは実際のアンプの単位時間あたり最大出力変化で、ここでは省略します。 Op ampはOperational Amplifier、演算増幅器で、電源から動き2入力の差を増幅します。 Rは抵抗、Cは静電容量です。積RCは時間の尺度で、時定数と呼びます。
実験台
回路の設定を変え、測定値を予想してから課題を確認しましょう。教材用のモデルで、各レッスンに仮定を説明しています。
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動作のしくみ
理想ランプ、R = 100 kΩ、C = 1 µF、RC = 0.1 s。ランプ中の値、限界±10 V。瞬間ステップ、角、雑音、周波数制限は省略。
ΔVは全変化、Tは秒での長さ。傾きΔV/T、要求出力−RC × ΔV/T。下降ランプは正出力です。
難易度
組み立て · 観察
100 msで+1 V変化し通電。−1 V。
ヒントを見る
ΔV=+1 V; T=100 ms → −1 V
探究 · 探究
+1 Vのまま50 msに短縮。−2 V。
ヒントを見る
ΔV=+1 V; T=50 ms → −2 V
自力で解く · 解決
100 msで−2 V変化。+2 V。
ヒントを見る
ΔV=−2 V; T=100 ms → +2 V
追加の読み物と回路レシピ
ランプ微分器
上がる温度と一定の高温は違います。微分器は上昇速度を見ます。
Vout = −RC × ΔV/T; RC = 0.1 s
線形ランプの傾きは一定で、その途中の出力も一定です。実際の角の応答は予測しません。
役立つつながり
時間半分で理想応答2倍。
モデルの外では
一定入力の傾きは0。瞬間ステップはモデル外です。
避けたい落とし穴
時間の微分と、同時の2入力の引き算は別です。
+1 Vランプを100 msでなく50 msにすると…
- −0.5 V
- −2 V
- +2 V
詳しく読む
傾き2倍と反転で−2 Vです。
ゆっくり上昇
100 msで+1 V。
出力−1 V。
下降ランプ
100 msで−2 V。
出力+2 V。
別の変更を試そう
+1 V/100 msと+2 V/200 msは同じ傾きで、どちらも−1 V。