漏れのあるサンプルホールド

測定を止めて減衰を見る

サンプルホールドは電圧を取得し後で使うため保持します。コンデンサーが試料を保存し、理想バッファーは入力電流なしで追います。ドロープは保持電圧の変動で、ここでは接地への漏れ抵抗が減衰させます。 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

開始試料と経過保持時間を選び、取得ボタンや生の履歴はありません。C = 1 µF、漏れ100–1000 kΩ。受動RCで、実物の他の漏れは省略。

Vsampleは初期試料、Rleakは漏れ抵抗。時定数τ = Rleak × C。Vhold = Vsample × exp(−t/τ)、exp(x)はeのx乗。

難易度

組み立て · 観察
試料3 V、0 ms、100 kΩで通電。3 V。
ヒントを見る
Vsample=3 V; t=0 ms; Rleak=100 kΩ → 3 V
探究 · 探究
3 Vと100 kΩのまま100 ms。約1.1036 V。
ヒントを見る
Vsample=3 V; t=100 ms; Rleak=100 kΩ → 1.1036 V
自力で解く · 解決
3 Vと100 msのまま1000 kΩ。約2.7145 V。
ヒントを見る
Vsample=3 V; t=100 ms; Rleak=1000 kΩ → 2.7145 V

追加の読み物と回路レシピ

測定処理には安定した瞬間像が必要です。でも漏れが一時的なアナログ記憶を変えます。

τ = Rleak × C; Vhold = Vsample × exp(−t/τ)

100 kΩと1 µFで100 ms。1000 kΩでは同じ100 msはτの十分の一です。

時定数1回で開始値の約36.8%が残ります。

大きい抵抗はこの減衰を遅くしますが、実際のドロープには他の原因もあります。

開始試料を変えても隠れた生信号は取得しません。

詳しく読む

C固定ならτは抵抗に比例します。

試料3 V、0 ms、100 kΩ。

3 Vを保持。

試料3 V、100 ms、1000 kΩ。

約2.7145 Vが残る。

3 V、100 kΩで0、100、200 msを比較：3、約1.104、0.406 V。