■問題 図1 は,OPアンプ(LT1001)を使ったウィーン・ブリッジ発振回路(Wein Bridge Oscillator)です. 回路は,OPアンプ,二つのコンデンサ(C 1 = C 2 =0. 01μF),四つの抵抗(R 1 =R 2 =R 3 =10kΩとR 4 )で構成しました. R 4 は,非反転増幅器のゲインを決める抵抗で,R 4 を適切に調整すると,正弦波の発振出力となります.正弦波の発振出力となるR 4 の値は,次の(a)~(d)のうちどれでしょうか.なお,計算を簡単にするため,OPアンプは理想とします. 図1 ウィーン・ブリッジ発振回路 (a)10kΩ,(b)20kΩ,(c)30kΩ,(d)40kΩ ■ヒント ウィーン・ブリッジ発振回路は,OPアンプの出力から非反転端子へR 1 ,C 1 ,R 2 ,C 2 を介して正帰還しています.この帰還率β(jω)の周波数特性は,R 1 とC 1 の直列回路とR 2 とC 2 の並列回路からなるバンド・パス・フィルタ(BPF)であり,中心周波数の位相シフトは0°です.その信号がOPアンプとR 3 ,R 4 で構成する非反転増幅器の入力となり「|G(jω)|=1+R 4 /R 3 」のゲインで増幅した信号は,再び非反転増幅器の入力に戻り,正帰還ループとなります.帰還率β(jω)の中心周波数のゲインは1より減衰しますので「|G(jω)β(jω)|=1」となるように,減衰分を非反転増幅器で増幅しなければなりません.このときのゲインよりR 4 を計算すると求まります. 「|G(jω)β(jω)|=1」の条件は,バルクハウゼン基準(Barkhausen criterion)と呼びます. ウィーン・ブリッジ回路は,ブリッジ回路の一つで,コンデンサの容量を測定するために,Max Wien氏により開発されました.これを発振回路に応用したのがウィーン・ブリッジ発振回路です. 正弦波の発振回路は水晶振動子やセミック発振子,コイルとコンデンサを使った回路などがありますが,これらは高周波の用途で,低周波には向きません.低周波の正弦波発振回路はウィーン・ブリッジ発振回路などのOPアンプ,コンデンサ,抵抗で作るCR型の発振回路が向いており抵抗で発振周波数を変えられるメリットもあります.ウィーン・ブリッジ発振回路は,トーン信号発生や低周波のクロック発生などに使われています.
95kΩ」の3. 02倍で発振が成長します.発振出力振幅が安定したときは,R DS は約100Ωで,非反転増幅器のゲイン(G)は3倍となります. 図8 図7のシミュレーション結果 図9 は, 図8 の発振出力の80msから100ms間をフーリエ変換した結果です.発振周波数は10kΩと0. 01μFで設定した「f=1/(2π*10kΩ*0. 01μF)=1. 59kHz」であることが分かります. 図9 図8のv(out)をフーリエ変換した結果 発振周波数は10kΩと0. 01μFで設定した1. 59kHzであることが分かる. ■データ・ファイル 解説に使用しました,LTspiceの回路をダウンロードできます. ●データ・ファイル内容 :図4の回路 :図7の回路 ■LTspice関連リンク先 (1) LTspice ダウンロード先 (2) LTspice Users Club (3) トランジスタ技術公式サイト LTspiceの部屋はこちら (4) LTspice電子回路マラソン・アーカイブs (5) LTspiceアナログ電子回路入門・アーカイブs
図4 は, 図3 の時間軸を498ms~500ms間の拡大したプロットです. 図4 図3の時間軸を拡大(498ms? 500ms間) 図4 は,時間軸を拡大したプロットのため,OUTの発振波形が正弦波になっています.負側の発振振幅の最大値は,約「V GS =-1V」からD 1 がONする順方向電圧「V D1 =0. 37V」だけ下がった電圧となります.正側の最大振幅は,負側の電圧の極性が変わった値なので,発振振幅が「±(V GS -V D1)=±1. 37V」となります. 図5 は, 図3 のOUTの発振波形をFFTした結果です.発振周波数は式1の「R=10kΩ,C=0. 01μF」としたときの周波数「f o =1. 6kHz」となり,高調波ひずみが少ない正弦波の発振であることが分かります. 図5 図3のFFT結果(400ms~500ms間) ●AGCにコンデンサやJFETを使わない回路 図1 のAGCは,コンデンサやNチャネルJFETが必要でした.しかし, 図6 のようにダイオード(D 1 とD 2)のON/OFFを使って回路のゲインを「G=3」に自動で調整するウィーン・ブリッジ発振回路も使われています.ここでは,この回路のゲイン設定と発振振幅について検討します. 図6 AGCにコンデンサやJFETを使わない回路 図6 の回路でD 1 とD 2 がOFFとなる小さな発振振幅のときは,発振を成長させるために回路のゲインを「G 1 >3」にします.これより式2の条件が成り立ちます. 図6 では回路の抵抗値より「G 1 =3. 1」に設定しました. ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) 発振が成長してD 1 とD 2 がONするOUTの電圧になると,発振振幅を抑制するために回路のゲインを「G 2 <3」にします.D 1 とD 2 のオン抵抗を0Ωと仮定して計算を簡単にすると式3の条件となります. 図6 では回路の抵抗値より「G 2 =2. 8」に設定しました. ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3) 次に発振振幅について検討します.発振を継続させるには「G=3」の条件なので,OPアンプの反転端子の電圧をv a とすると,発振振幅v out との関係は式4となります. ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) また,R 2 とR 5 の接続点の電圧をvbとすると,その電圧はv a にR 2 の電圧効果を加えた電圧なので,式5となります.
Created: 2021-03-01 今回は、三角波から正弦波を作る回路をご紹介。 ここ最近、正弦波の形を保ちながら可変できる回路を探し続けてきたがいまいち良いのが見つからない。もちろん周波数が固定された正弦波を作るのなら簡単。 ちなみに、今までに試してきた正弦波発振器は次のようなものがある。 今回は、これ以外の方法で正弦波を作ってみることにした。 三角波をオペアンプによるソフトリミッターで正弦波にするものである。 Kuman 信号発生器 DDS信号発生器 デジタル 周波数計 高精度 30MHz 250MSa/s Amazon Triangle to Sine shaper shematic さて、こちらが三角波から正弦波を作り出す回路である。 前段のオペアンプがソフトリミッター回路になっている。オペアンプの教科書で、よく見かける回路だ。 入力信号が、R1とR2またはR3とR4で分圧された電位より出力電位が超えることでそれぞれのダイオードがオンになる(ただし、実際はダイオードの順方向電圧もプラスされる)。ダイオードがオンになると、今度はR2またはR4がフィードバック抵抗となり、Adjuster抵抗の100kΩと並列合成になって増幅率が下がるという仕組み。 この回路の場合だと、R2とR3の電圧幅が約200mVなので、それとダイオードの順方向電圧0.
7人で支えていたのが、2005年(平成17年)には3. 2人、2050年には1. 3人で支えることとなり、高齢者一人を現役の働き手世代一人が支えなければなりません。高齢者人口と生産年齢人口が1対1に近づいた社会は肩車社会と呼ばれ、医療費や介護費などの社会保障の給付と負担のアンバランスが強まることが言われています。超少子高齢社会によって働き手の負担が多くなると消費が冷え込み、長きにわたって持続的に物価下落が継続する状態である「デフレーション」がつづき経済成長に悪い影響を及ぼすとともに、ますます少子化、高齢化につながっていくことが懸念されます。 参考文献 内閣府 平成16年版少子化社会白書 第1部 少子社会の到来とその影響: 子ども・子育て本部(外部サイト)(新しいウインドウが開きます) 内閣府 平成18年版高齢社会白書 第1章 高齢化の状況と推移 第1節1 コラム1「高齢社会」「高齢化社会」とは?
公開日:2019年6月21日 09時40分 更新日:2019年6月21日 09時40分 超少子高齢社会とはどのような社会を指すのでしょうか。超少子高齢社会について、原因や問題点を見ていきましょう。 超少子高齢社会とは 内閣府の平成4年(1992年)の国民生活白書で「少子化」という言葉が使われはじめました。「出生率の低下やそれにともなう家庭や社会における子供数の低下傾向」を少子化とし、「子供や若者の少ない社会」を少子社会と表現しています 1) 。 高齢社会は、高齢化率が14%を超えた社会のことを指します。超高齢社会は明確な定義があるわけではないですが、高齢社会よりも高齢化率が一段と高い社会のことを指しており 2) 、厚生労働省の資料では、平成19年(2007年)に高齢化率が21%を超えて超高齢社会となったという表現があります 3) 。 少子高齢社会とは少子化の一方で高齢化も進展することであり 1) 、超少子高齢社会の明確な定義は示されていませんが、少子高齢社会がさらに一段と進んだ社会の状態の意味で使われています。 日本の超少子高齢社会の実態 少子化は合計特殊出生率 ※1 が日本の人口置き換え水準の2. 08前後を相当期間下回ることで表され、昭和50年(1975年)以降から少子化現象が続いています。平成元年(1989年)には合計特殊出生率が戦後最低の1. 57となり、「少子化」という言葉が頻繁に使われるようになりました。 ※1 合計特殊出生率: 合計特殊出生率とは、15歳から49歳までの女子の年齢別出生率を合計したもので、1人の女子が仮にその年次の年齢別出生率で一生の間に産むとしたときの子どもの数に相当する 1) 。 平成29年(2017年)の合計特殊出生率は1. 43 4) 、高齢化率は27. 7% 5) であり、少子化という言葉が世間に浸透し始めるきっかけとなった合計特殊出生率1. 57を下回り、高齢化率は超高齢社会といわれ始めた21%を超えている状態です。 平成24年(2012年)時の日本の将来推計人口を見ると、2060年には合計特殊出生率は1. 超高齢化社会 問題点 技術者として. 35、高齢化率は39. 9%となると推計されており 6) 、将来はさらに超少子高齢社会が進むことが予測されています(図1)。 図1:日本の人口の推移 6) 超少子高齢社会の原因 日本が超少子高齢社会となった原因には、65歳以上の高齢者の死亡率が低下していることと、少子化が進み、子供や若者の人口が減少していることがあります。 高齢者の死亡率の低下 20世紀後半にわが国の経済が急成長を遂げ、生活水準や労働環境もよくなり、生活環境や食事、栄養状態、身体への負担や感染症への罹患率が改善されました。医学や医療技術も発展し、年齢調整死亡率 ※2 は、昭和22年は男性23.
2018, Alsan et al. 2006)。これらの見解は、健康に介入することで、専門家や政策立案者が人口高齢化に対処する戦略を策定する上で慎重に検討すべき社会経済的利益をもたらすという事実を示している。 中期および長期的な政策は、食事の改善、より活発なライフスタイル、喫煙と危険なアルコール摂取の削減、予防接種など、健康を守り促進する多面的なアプローチの一環として機能するべきである。ワクチン接種は、インフルエンザ、肺炎、帯状疱疹などのワクチンで予防できる病気に特に罹りやすい高齢者には、特に大きな結果をもたらすだろう(Yoshikawa 1981)。例えば、肺炎は2016年の日本の高齢者の死亡原因で第3位であった( 注5 )。感染症にかかる際の費用を考えると、高齢者の予防接種費用は微々たるものであることがすぐに分かる。高齢者は入院が必要になったり、ワクチンで予防可能な疾病で悪化する可能性のある合併症(高血圧や鬱血性心不全など)に罹りやすいためである(Konomi et al. 超高齢化社会 問題点. 2017, Stupka et al. 2009)。この予防接種の基本的な利点は、「1オンスの予防は1ポンドの治療に匹敵する」という古い格言に表されている。Konomura et al. による最近の研究(2017)によると、日本の高齢者の市中肺炎の平均治療費は、外来患者の症例当たり346ドル、入院患者で4, 851ドルであった。一方、23価肺炎球菌莢膜ポリサッカライドワクチン(PPV23)のコストは90ドル未満である(高齢者向けの補助金があればさらに低くなる)(Natio et al. 2018)。これらの費用は直接比較することはできないが、予防接種費用の一部は医療費回避という形で回収される可能性があることを示している。インフルエンザなど他の病気にかかると、さらに肺炎にかかりやすくなる。従って、インフルエンザ・ワクチン(東京のある診療所ではわずか32ドルと宣伝されている)( 注6 )は、肺炎に対する間接的な予防的利益を生み出す可能性がある。今年初め、日本で爆発的にインフルエンザが流行し過去最高のレベルに達した(Japan Times 2018)が、効果的なインフルエンザ・ワクチンを広く入手できれば、高齢者の肺炎罹患数(おそらく死亡率も)を減らすのに役立つだけでなく、入院やその他の治療費、欠勤や介護労働、感染の可能性を取り巻く不安をなくすこともできただろう。 Sevilla et al.
2人、1980年が7. 超高齢社会。2025年問題がやってくる。 - 株式会社オーバー | 医療・介護・生活支援の専門家 滋賀県 守山 草津 大津. 4人、2014年が2. 4人となっており、高齢化が進むことで1人当たりの負担が増大します。 このまま進むと、2060年には高齢者1人に対して生産年齢人口約1人で支えることになり、 医療や介護費を中心に社会保障に関する給付と負担のバランスが崩壊する ことにつながるのです。 高齢化が進むと経済成長や社会保障制度に大きな問題が発生する 高齢化や少子化により、労働力人口が減り経済成長が遅れることにつながる 高齢人口の増加により、医療と介護に関する社会保障のバランスが崩壊することにつながる (出典: 内務省 「第2章 人口・経済・地域社会の将来像」, 2015) 高齢化による今後の推計 日本の総人口は現在減少に転じる中で、これまで 生産者人口として経済を支えてきた人々が次々と高齢者人口へと移り変わり、今なお高齢化が進んでいる 状況です。 特に多くの高齢者が増えたのが2015年であり、この年は団塊の世代(第一ベビーブーム)と呼ばれる人たちが65歳以上となり、高齢者人口は3, 387万人になりました。 この団塊の世代が10年後の2025年には75歳以上となりその人口は3, 677万人に達する見込みです。 また、総人口が減少し続ける中で高齢者人口は増加するので高齢者率も上昇を続けることになりますが、2036年には33. 3%となります。高齢者人口が減少に転じても高齢化率は上昇を止めず、2065年には高齢化率が38. 4%、その中でも75歳以上は25.