Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍの小部屋

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積層セラミックキャパシタを使うと波形が歪んじょる！！！の巻

　「ラズベリー・パイ対応！波形発生器Ｗａｖｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　（キット）　トランジスタ技術連動製品 (ADCQ1708CK)」 はとても使い勝手が良く気に入っています。　採用しているデバイスはよく考えられており当方のお手本になっています。（＊１）　また、公開されている情報を含めて使い勝手がとてもよいです。　意外と助かっているのは赤色ＬＥＤのＬＥＤ１点滅（点滅反転）です。　このＬＥＤ１が点滅することでパソコンとの接続が正常に行われていることを目視で確認できます。　現在ではＥａｓｙＣｏｍｍ(Copyright(c) 2000 - 2004 T.Kinoshita)とＥＸＣＥＬを利用して、下記図１のようなＧＵＩにより周波数、出力選択（波形種別）、ＤＣ電圧設定をひとつにまとめて、単独もしくは連続（継続時間ごとに シーケンシャルに設定変更）して出力設定できるようにしています。

（＊１　ただし、経験・実務からＡＧＮＤ／ＤＧＮＤ分離の考え方・方針や現品のアートワークに関しては意見が異なっています。　相当な経験と深慮・気配りが不足していために逆効果にな っていたことが多々ありま した。）

【　図１　「ラズベリー・パイ対応！波形発生器Ｗａｖｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」　使用例　】

　「ラズベリー・パイ対応！波形発生器Ｗａｖｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」で少し残念なのが出力振幅が約７．５Ｖｐｐ（Ｐｅａｋ　ｔｏ　Ｐｅａｋ　Ｖｏｌｔａｇｅ）までという点です。　通常はこれだけの振幅があれば十分です。　しかし、「ラズベリー・パイ対応！レベル測定ボード　（キット）　トランジスタ技術連動製品 (ADCQ1708DK)」などの計測器動作確認用の信号源として利用したいときに振幅が若干不足しています。　最低でも「ラズベリー・パイ対応！レベル測定ボード」の仕様に見合う出力振幅１０Ｖｐｐ（２０ｄＢＶ）は欲しいところです。

　この対応として、「ラズベリー・パイ対応！波形発生器Ｗａｖｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」出力を増幅するオペアンプ回路を追設することにしました。　また、 別用途ではありますが、 同時期に位相差を有する方形波２信号から正弦波を得るための回路も必要になってきました。　この対応としてＬＰＦ（ローパスフィルタ）＋オペアンプ回路構成で下記図２の 回路を試作しました。　（参考までですが、今回からＫｉＣＡＤを利用したデータを用いています。）

上記回路をクリックすると原寸大の回路を閲覧できます。

【　図２　試作回路図　】

最終回路の外観（カップリングキャパシタ：アルミ電解キャパシタ）です。

【　図３　試作回路外観　】

　今回の試作回路では、ＬＰＦのカットオフ周波数をキャパシタ交換で変更できるようにしています。　また、ブレッドボードとの相性、部品交換の容易さを考慮して、外部接続や部品交換に分割ロングピンソケット（細ピン用）（秋月電子通商 　Ｃ−１００７３　ＦＨＵ−１ｘ４０ＳＧＮ５−Ｂ）を用いています。　これを用いることでとてもコンパクトにできました。

　また、本回路は使用目的に応じてオペアンプの変更やコモンライン回路を変更することができるようにしました。　最大振幅１０Ｖｐｐを前提にした場合は単電源接続で対応します。　 また最大振幅２０Ｖｐｐとしたい場合は±電源接続できるようにしています。　実際の電源ライン接続は下記表１のようになります。　　今回はオペアンプはＬＭＣ６４８２、単一電源１５Ｖｄｃとしています。

　「ラズベリー・パイ対応！波形発生器Ｗａｖｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」の最低周波数が１０Hzと低い周波数のため、信号のカップリング キャパシタ（Ｃ３，Ｃ４，Ｃ９，Ｃ１０，Ｃ１１，Ｃ１２） はオーディオ用で一般的に採用されている１０μFより大きい１００μFとしました。　キャパシタの種類は、小型化できる積層セラミックキャパシタ（秋月電子通商　６．３Ｖ１００μＦ　ＲＤ２０Ｆ１０７Ｚ０ＪＨ５Ｌ　Ｐ− ０２２４３）を用いています。　なお、確認不足のため定格電圧を超えた使い方になっています。　この時点で既にアウトでした。　 （これまでこのセラミックキャパシタを５Ｖｄｃ電源の回路に採用しており、今回も定格電圧を全く気にせず採用していました。　ここが趣味用途のいいとろこです。）

　この試作回路に「ラズベリー・パイ対応！波形発生器Ｗａｖｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」出力を入力信号としたときの入出力観測波形を下記に掲載します。　「あれっ？黄色の出力波形が歪んじょるじゃ。」と呟いてしまいました。　実は部品選定をする際に「静電容量比率計「高低（たかひく）なんぼ」の結果から積層セラミックキャパシタを利用すると静電容量が大きく変化することを実感していましたが、 小型化の誘惑にかられてカップリングキャパシタに積層セラミックキャパシタを採用したのが間違いのようです。　

ＣＨ２（青色）：入力信号　　ＣＨ１（黄色）：出力信号

【　図４　入出力波形（周波数１Ｈｚ）　】

　上記波形は周波数１Ｈｚの場合です。　そのため、静電容量のインピーダンス（＝｜１／（ωＣ）｜）の電圧依存性の影響がともて目立つようになったようです。　当然の結果ではありますが、これまで頭では理解していましたが実際に影響を目にしたのは初めてです。　そこで、改めて積層セラミックキャパシタの定量的な影響把握とカップリングキャパシタの選定に関して調べてみました。

　多くのデータを掲載していますので、先に結論を記載させていただきます。

結論： 積層セラミックキャパシタをカップリングキャパシタとして利用することは避けたほうがよさそうです。　

　なお、小振幅の信号（１Ｖｐｐ未満）、かつ、ＤＣバイアス変化の少ない場合、または、低い周波数（１００Ｈｚ未満程度）を利用しない場合は積層セラミックキャパシタを用いても実害はなさそうです。

目次

１．キャパシタの種類による出力波形への影響

２．積層セラミックキャパシタにおけるＤＣバイアスの影響

３．オシロスコープのＤＣカップリング、ＡＣカップリングの影響

１．キャパシタの種類による出力波形への影響

　図２の試作回路においてカップリングキャパシタ（Ｃ３，Ｃ４，Ｃ９，Ｃ１０，Ｃ１１，Ｃ１２）を以下の６種類のキャパシタにとっかえひっかえして 出力波形を観測しました。　観測は周波数１Ｈｚ〜１００ｋＨｚの範囲の９周波数として、振幅１０Ｖｐｐを目標として観測しました。　

左からＮｏ．１　・・・・　Ｎｏ．６の外観です。

【　図５　測定に用いたキャパシタ　】

　試作回路の調整は、最初に最大ゲインとなるように可変抵抗器を調整してその後は再調整していません。　また、ＬＰＦのキャパシタは２２ｐＦ（カットオフ周波数８８０ｋＨｚ）を実装してＬＰＦ回路の影響が出ないようにしています。　その後、試作回路の出力振幅が１０Ｖｐｐになるように「ラズベリー・パイ対応！波形発生器Ｗａｖｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」のＶＲ１を調整しました。　「ラズベリー・パイ対応！波形発生器Ｗａｖｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」のＶＲ１は１回転タイプになっていますので微調整できません。　そのため、ＶＲ１を多回転半固定ボリュームたて型３２９６Ｗ１０ｋΩ（秋月電子通商　Ｐ−００９７５）に交換して微調整ができるようにしました。　このＶＲ１の周波数特性が気にはなりま したが、特に支障はなかったようです。

　一連の測定において１０Ｈｚ（０．０１ｋＨｚ）以下ではカップリングキャパシタのインピーダンスが大きくなる影響により試作回路のゲインが低下していますした。　また、２０ｋＨｚを超えるとオペアンプＬＭＣ６４８２の周波数特性の影響により振幅１０Ｖｐｐを得ることができませんでした。　 特に１００ｋHzでは出力振幅が飽和していたため、入力振幅を小さくして出力振幅が飽和しない状態で測定しています。　１００ｋHzは今回の測定の目的から外れますが、参考までに測定結果を掲載しております。

　測定結果として入出力の電圧振幅Ｖｐｐの他に歪率を掲載しています。　歪率はオシロスコープ（デジタルオシロスコープ　ＤＳ１０５４Ｚ）でサンプリングしたデータから波形１周期のデータ を抽出して以下のＶＢＡを用いて算出しています。　このＶＢＡには以下を利用させていただきました。　この場を借りて御礼申し上げます。

　結果からいえば、今回の用途ではＮｏ．４　アルミ電解キャパシタ１００μが最も良い結果となりました。　この場合のアルミ電解キャパシタの極性に注意する必要があります。　今回の単電源の場合、Ｃ３／Ｃ４はＲ Ｖ１，ＲＶ２側が＋側、Ｃ９／Ｃ１０はＵ２の出力側が＋側、Ｃ１１／Ｃ１２はＵ３の出力側が＋側となります。

　　以下に各キャパシタ毎の測定結果を掲載します。

表３−１　Ｎｏ．１　積層セラミック　１００μＦ　測定結果

項目	結　　果	備　　考
測定 結果 まとめ		１０Ｈｚ未満では歪率が大きくなっています。　その影響で試作回路のゲインも低下しています。
１Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
５Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合

表３−２　Ｎｏ．２　積層セラミック　１０μＦ　測定結果

項目	結　　果	備　　考
測定 結果 まとめ		１０Ｈｚ未満では静電容量のインピーダンスが大きくなり試作回路のゲインが低下しています。　また歪率も大きくなっています。
１Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
５Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合

表３−３　Ｎｏ．３　積層セラミック　０．１μＦ　測定結果

項目	結　　果	備　　考
測定 結果 まとめ		１ｋＨｚ未満では歪率が大きく、試作回路のゲインも低下しています。　音声回路としては使えません。
１Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
５Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合

表３−４　Ｎｏ．４　アルミ電解　１００μＦ　測定結果

項目	結　　果	備　　考
測定 結果 まとめ		１Ｈｚでも歪率が小さく、試作回路のゲイン低下もほとんどありません。　今回測定したなかでは最も良い結果です、
１Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
５Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合

表３−５　Ｎｏ．５　アルミ電解　１０μＦ　測定結果

項目	結　　果	備　　考
測定 結果 まとめ		１０Ｈｚ未満では静電容量のインピーダンスが大きくなりゲインが低下しています。　また歪率も若干大きくなっています。　ただし、表３−２の積層セラミックよりは相当良い結果です。
１Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
５Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合

表３−６　Ｎｏ．６　無極性　１０μＦ　測定結果

項目	結　　果	備　　考
測定 結果 まとめ		１０Ｈｚ未満では静電容量のインピーダンスが大きくなりゲインが低下しています。　また波形歪も若干大きくなっています。　ただし、歪率は表３−５のアルミ電解よりさらに良い結果です。
１Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
５Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ Ｈｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
２０ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合
１００ ｋＨｚ		ＣＨ１　：　黄色 Ｏｕｔｐｕｔ　ＣＨ１　Ｇ１端子 ２Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合 　 ＣＨ２　：　水色 Ｉｎｐｕｔ　ＣＨ１　Ａ１端子 １Ｖ／ｄｉｖ　ＤＣ結合

２．積層セラミックキャパシタにおけるＤＣバイアスの影響

　 表３−１〜表３−６において、低い周波数における歪率悪化は、積層セラミックキャパシタの静電容量がＤＣバイアスによって低下することが主因です。　この影響は積層セラミックキャパシタのデーターシートに掲載されていますが、 体感すべく実測を試みました。

　ＤＣバイアスの影響を測定した回路を図６、測定回路外観（ブレッドボード）を図7、図８に掲載します。　Ｒ５４は１ｋΩの抵抗を実測した値９９０Ωを記載しています。

上記回路をクリックすると原寸大の回路を閲覧できます。

【　図６　ＤＣバイアス影響測定回路　】

　キャパシタＣ５２の電圧測定部位にはオシロスコープのＣＨ１とＣＨ２の２ＣＨを接続しています。　ＣＨ１ではＤＣ成分、ＣＨ２ではＡＣ成分を測定しました。　ＤＣ成分は歪率が小さいという前提でＣＨ１のＶｍａｘとＶｍｉｎを測定して（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）／２で算出しています。

【　図７　ＤＣバイアス影響の測定回路外観１　】

【　図８　ＤＣバイアス影響の測定回路外観２　】

　図７、図８のＤＣバイアス影響の測定回路外観では入力部にアルミ電解キャパシタが実装されています。　しかし、測定結果にアルミ電解キャパシタが影響を及ぼしたため測定時には回路的に接続していません。
　今回の測定に際して、可変抵抗器ＲＶ５１をブレッドボードに固定できないことによる接触不良が多発して調整の再現性がとれなくて困っていました。　この対応としてブレッドボード用トグルスイッチＤＩＰ化キット　(K-12197)に用いられている「３ＰトグルスイッチＤＩＰ化基板」（秋月電子通商　P-11549）にＲＶ５１を取り付けて利用しました。　その後はつまみを回転した際のブレッドボードとの接触不良は激減しました。　

　図９に積層セラミックキャパシタ１００μＦ、アルミ電解キャパシタ１００μＦの静電容量ＤＣバイアス依存性測定結果を掲載します。　なお、積層セラミックキャパシタの定格電圧は６．３Ｖですので、定格を超えた測定をしています。　

【　図９　静電容量ＤＣバイアス依存性測定結果　】

　静電容量はオペアンプ出力のＡＣ成分電圧振幅（オシロスコープのＣＨ３）と被測定キャパシタに印加されているＡＣ成分電圧振幅（オシロスコープＣＨ２）の比から算出しています。　算出に際して被測定キャパシタの損失（ｔａｎδ）≒０としています。

　参考までに被測定キャパシタの「高精度ＬＣＲメータＤＥ−５０００」測定結果（直列等価回路　Ｃｓ＋Ｒｓ）を表４に掲載します。

３．オシロスコープのＤＣカップリング、ＡＣカップリングの影響

　図６のＤＣバイアス影響測定回路に記載のようにＣＨ１とＣＨ２は同一部位の波形観測をしています。　本来、ＣＨ１とＣＨ２の交流成分は同じ値（振幅波形）になるはずですが、低い周波数では　ＤＣカップリング振幅　＞　ＡＣカップリング振幅　のように観測されました。　オシロスコープのＤＣカット用のキャパシタの影響が出ているようです。　これでは振幅比から静電容量を算出できません。

　図９の測定結果を得る際には、まず（最低電圧が０Ｖ付近にならないように）ＤＣバイアスを可能な限り小さくしました。　その次にＣＨ１、ＣＨ２ともにＤＣカップリングにして所定の振幅に調整してほぼ等しい振幅値であることを確認しました。　その後 、ＤＣバイアス調整とＣＨ２、ＣＨ３をＡＣカップリングに変更しています。

　オシロスコープ（デジタルオシロスコープ　ＤＳ１０５４Ｚ）のＤＣカップリングとＡＣカップリングの影響を調べるために、「ラズベリー・パイ対応！波形発生器Ｗａｖｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」出力（約６Ｖｐｐ）をＣＨ１：ＤＣカップリング、ＣＨ２：ＡＣカップリング／ＤＣカップリングで測定しました。　観測されたＡＣ成分の振幅比に関して周波数特性を測定した結果を図１０に掲載します。　２０Ｈｚ以下では振幅の直読は避けたほうがよさそうです。

【　図１０　ＡＣカップリングの影響　】

　参考までに１Ｈｚと１ｋＨｚにおけるオシロスコープの観測波形を表５に掲載します。　低い周波数の ＡＣカップリング測定においては、波形の絶対値、位相は全く当てにならないようです。　１ｋＨｚではＤＣカップリングとＡＣカップリングの差は無りませんでした。

表５　ＤＣカップリング／ＡＣカップリングによる観測波形差

周波数	カップリング	波形
１Ｈｚ	ＣＨ１：ＤＣ結合 ５．８４Ｖｐｐ 　 ＣＨ２：ＡＣ結合 ４．１６Ｖｐｐ
１Ｈｚ	ＣＨ１：ＤＣ結合 ５．８４Ｖｐｐ 　 ＣＨ２：ＤＣ結合 ５．８４Ｖｐｐ
１ｋＨｚ	ＣＨ１：ＤＣ結合 ６．００Ｖｐｐ 　 ＣＨ２：ＡＣ結合 ６．００Ｖｐｐ
１ｋＨｚ	ＣＨ１：ＤＣ結合 ６．００Ｖｐｐ 　 ＣＨ２：ＤＣ結合 ６．００Ｖｐｐ

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