RC回路の実験

Analog Discovery 2 と WaveForms使用

たまには実験してみましょうかね?Analog Discovery 2というUSB接続して使用する装置です。すでに販売終了していて、現在入手可能なのは後継機のAnalog Discovery 3ですが、以前の秋月での紹介は、

でした。ここで基本的なことは分かります。要は、PC等にUSB接続して使えるオシロスコープ信号発生器が組み合わさったものです。Digital IOもあります。

使用時に重要なのは、端子表で、

これをつらつら眺めるのに、何ができるかはおおよそ予想がつきますね。さて、具体的には前記事の

でRC回路にステップ入力があった時のCの両端電圧の時間変化を微分方程式で解きましたが、実際の回路で調べてみようということです。

ステップ入力でもいいのですが、今は簡便さのために、矩形波(-2.5V->2.5V)を入れた場合の、上図のVcを測ります。従って、

ScopeとWaveGeneratorのGNDは共通なので、+側だけ結線すればおけです。従って、

  • W1(黄)-> Vin
  • 2+(青) -> Vin
  • 1+(橙) -> Vc
  • GND  -> GND

の4本でおけですが、Rは1kΩ、Cは1μFとします。特にコンデンサの1μFは容量が大きめで、電解コンデンサになる場合は、極性に注意すべきです。当然GNDで無い方が+です。

あと耐圧にも注意しましょう。手持ちの1μFは耐圧50Vなので問題ありません。Rも手持ちから1kΩを選んで、回路を組んだ状態が、

動かして見ましょう。波形を観察すると、入出力は、

それらしい結果ですが、充電しきれていないですね。矩形波の周期がRCに対して短すぎるので、調整すると

こんな感じですかね。

時間や電圧の計測も簡単にできます。見にくいので横軸(時間軸)を拡大しましょうか。マウスのセンターダイアルを回すだけです、

数値が表示されている部分を拡大してよく見えるようにしましょうか。

0->5Vのステップ入力ではなく、-2.5V->+2.5Vの矩形波を入力させていて、前記事で解いたのはVc=1.4V(ここでは-2.5V+1.4V=-1.1V)になる時刻は、概算ですけど上の図のように324.3μsですが、前記事での数値計算の結果は、328μsなので素晴らしく合っていますね。

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