６ 発振回路の波形観測 番号 氏名 ＜６−１＞ 本日の要点 ： トランジスタ発振回路、 タイミング図作成、微積分回路波形 １．発振波形のタイミング図の作成 Rc2 1k Rb2 200k Rb1 100k Rc1 Vc1 C1 C2 0.1μF 0.1μF C Vc2 C B Vb2 Vb1 B Q2 Q1 E 2SC1815 E 2SC1815 (a)トランジスタ発振回路 （無安定マルチバイブレータ） C B C1815 GR 1)正常動作しているかどうか、Vc1の波形を表示する CH1のクリップをGND、 フックをQ1のcにつなぐ。 CH1の0[V]表示位置は、Positionで調整しておく。 2)Vc1の波形が表示できたら、Vc2波形をCH2で表示。 Vc1とVc2の2現象表示を行い、2波形をグラフに書く。 CH2の0[V]の位置も、Positionで調整しておく。 波形表示ができたら、水平軸1区間の時間、周波数値、 デューティ比等を記録しておく。 3) CH1はVc1のままにし、CH2をVb1につなぐ。 Vc1とVb1波形の関係が図6-2と同じことを確認し記録する。 4)CH1はVc1のままにし、CH2をVb2につなぐ。 Vc1とVb2波形の関係が図6-2と同じことを確認し記録する。 1k トランジスタ回路の波形観測方法を応用し、時間軸をそろえて 「波形のタイ ミング図」を描いてみよう。 まず図6-1の回路、無安定マルチバイブレータと呼ばれる発振回路を組み 立てる。電源+5[V]は、前回トランジスタ回路で使ったLED+390[Ω]、10[μF] の電解コンデンサがつながっているものとする。 なお、オシロスコープで波形観測を行う時、 グランド(GND)にCH1、CH2の クリップを取り付けるので、 ワイヤを取り付ける等、工夫してもらいたい。 この回路のタイミング図の例を図6-2に示す。観察作業は、以下の手順にな らうとよい。 +5V E E C B (b)ピン接続図 1k 茶黒赤金 100k 茶黒黄金 200k 赤黒黄金 (c)カラーコード 図6-1 トランジスタによる発振回路 Q1=off 5V Vc1 Vc1 [V] 0V 5V Q1=on Q2=off Vc2 Q2=on 0V 約0.7V 0V Vb1 Vc2 [V] -5V 約0.7V 0V Vb2 -5V トランジスタの「オン」 と 「オフ」 Vc1,Vc2は低い電圧と高い電圧の間を変化する。 低い電圧の時、 トランジスタはonであり、 高い電圧の時は、offである。 Vb1 [V] 図6-2 タイミング図の予想 Measureボタンによる計測結果 横軸の1区間の時間 [ms] 発振周波数 [Hz] Vb2 [V] 図6-3 波形観察の結果 Vc1のデューティ比 [%] Vc2のデューティ比 [%] Vc1の立上り時間 [μs] Vc2の立上り時間 [μs] ＜６−２＞ ２．抵抗ＲとコンデンサＣによる波形の観察 発振波形を利用して、ＲＣ積分回路の波形変化のようすを観察記録しよう。図6-4に、Vc2にＲＣ部品を取り付けた実験回 路を示す。 この回路を製作して、Vc2とVcの波形を2現象観測し、図6-5に記録しなさい。 C1 C2 0.1μF 0.1μF Vc1 Vc2 Vb2 Vb1 B Q2 Q1 2SC1815 Vc R C B E 100k 0.1μF C Vc2 [V] Rc2 1k Rb2 200k Rb1 100k Rc1 1k +5V C Vc [V] E 2SC1815 図6-4 RC積分回路による波形変化 図6-5 波形観察の結果 図6-6に、Vc2にCR部品を取り付けた微分回路を 示す。 この回路を製作し、Vc2とVRの波形を2現象観 測し、図6-7に記録しなさい。 Vc2 [V] C2 0.1μF 0.1μF C Vc2 C 0.1μF C B E Rc2 1k Rb2 200k Rb1 100k C1 Vb1 Q1 2SC1815 Vb2 B Q2 VR R 100k Vc1 Rc1 1k +5V VR [V] E 2SC1815 図6-6 CR微分回路による波形変化 図6-7 波形観察の結果 ３．課題 (1) 図6-3で、Q1=onの時間は、約0.7Rb2C2[s]、Q1=offの時間は0.7Rb1C1[s]となる。実験で使用した抵抗、 コンデンサの値で、 この時間値を計算しなさい。 (2) 図6-5の実験結果について、なぜVcのような波形になるのか、説明しなさい。 (3) 図6-7の実験結果について、なぜVRのような波形になるのか、説明しなさい。
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