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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:CR並列回路と時定数の計算(過度現象))

CR並列回路と時定数の計算(過度現象)

2023/09/07 05:48

このQ&Aのポイント
  • 基本的な回路について教えてください。CR並列回路の時定数とは何ですか?逆放電での時定数の計算方法を教えてください。
  • 回路(B)について説明してください。ctrl端子がONからOFFへ変化した場合とOFFからONへ変化した場合の過度現象について教えてください。
  • 回路の動作について詳しく教えてください。電流の流れやCの充放電の様子、A点の電圧推移、最終的な電圧の状況について教えてください。
※ 以下は、質問の原文です

CR並列回路と時定数の計算(過度現象)

2010/10/28 19:28

こんにちは。
基本的な回路に付いて、教えて頂けますでしょうか。
http://1st.geocities.jp/h_rinji/Question.jpg

まず、回路(A)については、
 時定数がC*Rになる理由
を教えてください。
電源が接続されている状態で、CRが直列になっている場合の時定数は、
C*Rと理解していますが、
逆にCが放電する場合でも、何故C*Rで約60%になる時定数の値が計算できるのでしょうか?
調べ方が悪いのか、通常のCR直列回路は有っても、この様な回路はあまり見かけません・・。

次に、回路(B)に付いて、教えてください。
Sourceから電圧が供給されて十分時間が経っているとして、
 ・ctrl端子= OFF→ON(L→H)へ変化した場合 (=3.3V_Sink導通)
 ・ctrl端子= ON→OFF(H→L)へ変化した場合 (=3.3V_Sink非導通)
の各々の過度現象に付いて、
 ・電流の流れ(つまりCへの充電/放電の様子)
 ・A点の電圧推移(過度現象)と、最終的な電圧の状況
 ・時定数の計算の仕方
に付いて、教えてください。
どの様に電流が回りこむのか、どの様にCに充電/放電されて行くのか、判らない事だらけです。
単純なCR並列回路の時定数を調べると、「ON時の時定数は無く、瞬時に出力されます」と書いてあり、そうなるとこの回路も、瞬間的にMOSのGateに電圧が掛ってソフトスタートにならないのでは?とも考えてしまい・・。

済みませんが、ご存知の方は教えて頂けないでしょうか。

http://1st.geocities.jp/h_rinji/Question.jpg

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2010/10/28 19:45
回答No.1

まずhttp://1st.geocities.jp/h_rinji/Question.jpgが何度やっても開きません。
CRは充電、放電が同じようなカーブになります。(逆ですが)
あとは回路を見てからにします。
この辺が参考になりましたら。
http://www.akita-nct.jp/~yamamoto/lecture/2005/3E_Exp/html_1st_term/node10.html
http://www.geocities.jp/a_story_of_circuits/html/advanced_exp/1_8_CR_pulse.html
http://www.eonet.ne.jp/~hidarite/me2/denki03.html

回路図が開きました。
回路(A)について
これはコンデンサにチャージされた電荷を抵抗を通して放電させるというものですね。よって電流は抵抗によって制限されているわけですから
通常のCR放電カーブとなります。

回路(B)について
トランジスタがオンしたら、まずC点の電位が下がり(約0.1V・・トランジスタ、定数によって違います)、トランジスタの流せる電流が充分だとすると
Gにある容量と0.1μを充電(放電)させることになります。
その電流制限抵抗がR2の10Kとなります。
このときは100kは無視できます。
「ON時の時定数は無く、瞬時に出力されます」についてはこのことを示しているのではなく別のような気がします。全文を読まないとわかりませんが、それだけでは「正しくない」といわざるを得ません。
回答において回答(2)様の文を引用させていただきました。

その考え方で正しいと思います。
0.3Vというのはゲタという考え方で納得できるかと思います。
また、ゲートの内蔵されている静電容量も無視できないのでお忘れなく。

お礼

2010/11/04 12:07

ご回答,有難うございます.
大変助かりました.

質問者

補足

2010/11/02 14:34

ご連絡が遅れ,申し訳ありません.

ご回答,有難うございます.
詳細なご回答を頂き,良くわかって参りました.

(A)については,納得致しました.
有難う御座います.

(B)については,お手数ですが,更に具体的に質問させてください.
以下の理解で,合致してますでしょうか?

・トランジスタOFF→ON:放電現象
 C*R2の時定数(放電)で,放電カーブを描きながら減少は理解できました.
 ただ放電した場合でも,最終的な電圧はR1とR2の分圧,つまりA点≒0.3Vまでしか落ちないとの理解です.
 この場合でも,時定数はC*R2でしょうか?
 (恐らく,同じ放電カーブを描きながら,0.3Vより下がらない,とイメージできますが・・.)

・トランジスタON→OFF:蓄電現象
 3.3V_Source→R1→Cを通って,Cの両端が3.3Vになるまで充電.
 この時,R2はオープンなので無視出来て,
 充電カーブの時定数はC*R1.
 ただ,0.3Vから始まって,0Vから始まる場合と同じ放電カーブを描く.

やはり,0.3V残っている所からスタートする分,
どの様なカーブを描くのか,ちょっと悩ましいです.

質問者

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その他の回答 (3件中 1~3件目)

2010/10/29 13:51
回答No.3

話がごっちゃになってるのできちんと分けましょう。
交流等価回路と直流過渡応答ははっきり別物ですから。
交流等価回路では、直流電源は短絡と等価と考えるのでCR直列と並列は等価=一緒になります。
直流電源に繋がれたコンデンサはこの場合直流電源は内部抵抗零の理想電源として考えるので瞬間的に充電されると言う意味だと思います。
ただし(B)の回路ではTrのコレクタに直列のR2があるのでCR2の時定数でA点の電位が降下するのでソフトスタート動作しますね。

2010/10/28 20:09
回答No.2

回路(A)について
時定数の計算は、CRが直列でも並列でもC*Rです。
この回路の場合、スイッチオン後、時定数に相当する時間経過したときの
Cの電圧は60%ではなく1/e≒37%ほどの電圧です。

回路(B)について
トランジスタがオンしたら、A点電圧が下がり、S-G間電圧がFETをオンさせる
状態になるので、Sink端電圧がSource端電圧まで上昇すると考えます。
また、CはS-G間電圧の変化を緩やかにする働きがあると考えます。
FETの特性が関連するので、Sink端電圧の変化は、回路(A)のような単純な
計算では求まりません。
A点電圧は、主としてR2とCの時定数に従って変化するので、「ON時の時定
数は無く、瞬時に出力されます」は、お問い合わせの回路についていえば、
正しい記述ではないと思います。

補足

2010/11/02 14:37

ご連絡が遅れ,申し訳ありません.
ご回答,有難うございます.

(A)については,納得致しました.
有難う御座います.

(B)については,むしろA点の電圧状況が知りたかった点になります.
(A点がわかれば,後はFETのGate電圧特性を見れば良いと考えています.)

質問者

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