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
(b)20kΩ 図1 のウィーン・ブリッジ発振回路が発振するためには,正帰還のループ・ゲインが1倍のときです.ループ・ゲインは帰還率(β)と非反転増幅器のゲイン(G)の積となります.|Gβ|=1とする非反転増幅器のゲインを求め,R 3 は10kΩと決まっていますので,非反転増幅器のゲインの式よりR 4 を計算すれば求まります.まず, 図1 の抵抗(R 1 ,R 2 )が10kΩ,コンデンサ(C 1 ,C 2 )が0. 01μFを用い,周波数(ω)が「1/CR=10000rad/s」でのRC直列回路とRC並列回路のインピーダンスを計算し,|β(s)|を求めます. R 1 とC 1 のRC直列回路のインピーダンスZ a は,式1であり,その値は式2となります. ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) 次にR 2 とC 2 のRC並列回路のインピーダンスZ b は式3であり,その値は式4となります. ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) 帰還率βは,|Z a |と|Z b |より,式5となります. ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5) 式5より「ω=10000rad/s」のときの帰還率は「|β|=1/3」となり,減衰しています.したがって,|Gβ|=1とするには,式6の非反転増幅器のゲインが必要となります. ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6) 式6でR 3 は10kΩであることから,R 4 が20kΩとなります. ■解説 ●正帰還の発振回路はループ・ゲインと位相が重要 図2(a) は発振回路のブロック図で, 図2(b) がウィーン・ブリッジ発振回路の等価回路図です.正帰還を使う発振回路は,正帰還ループのループ・ゲインと位相が重要です. 図2(a) で正弦波の発振を持続させるためには,ループ・ゲインが1倍で,位相が0°の場合,正弦波の発振条件になるからです. 図2(a) の帰還率β(jω)の具体的な回路が, 図2(b) のRC直列回路とRC並列回路に相当します.また,Gのゲインを持つ増幅器は, 図1 のOPアンプとR 3 ,R 4 からなる非反転増幅器です.このようにウィーン・ブリッジ発振回路は,正弦波出力となるように正帰還を調整した発振回路です.
図2 (a)発振回路のブロック図 (b)ウィーン・ブリッジ発振回路の等価回路図 ●ウィーン・ブリッジ発振回路の発振周波数と非反転増幅器のゲインを計算する 解答では,具体的なインピーダンス値を使って求めましたが,ここでは一般式を用いて解説します. 図2(b) のウィーン・ブリッジ発振回路の等価回路図で,正帰還側の帰還率β(jω)は,RC直列回路のインピーダンス「Z a =R+1/jωC」と.RC並列回路のインピーダンス「Z b =R/(1+jωCR)」より,式7となり,整理すると式8となります. ・・・・・・・・・・・・・・・・・(7) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(8) β(jω)の周波数特性を 図3 に示します. 図3 R=10kΩ,C=0. 01μFのβ(jω)周波数特性 中心周波数のゲインが1/3倍,位相が0° 帰還率β(jω)は,「ハイ・パス・フィルタ(HPF)」と「ロー・パス・フィルタ(LPF)」を組み合わせた「バンド・パス・フィルタ(BPF)」としての働きがあります.BPFの中心周波数より十分低い周波数の位相は,+90°であり,十分高い周波数の位相は-90°です.この間を周波数に応じて位相シフトします.式7において,BPFの中心周波数(ω)が「1/CR」のときの位相を確かめると,虚数部がゼロになり,ゆえに位相は0°となります.このときの帰還率のゲインは「|β(jω)|=1/3」となります.これは 図3 でも確認できます.また,発振させるためには「|G(jω)β(jω)|=1」が条件ですので,式6のように「G=3」が必要であることも分かります. 以上の特性を持つBPFが正帰還ループに入るため,ウィーン・ブリッジ発振器は「|G(jω)β(jω)|=1」かつ,位相が0°となるBPFの中心周波数(ω)が「1/CR」で発振します.また,ωは2πfなので「f=1/2πCR」となります. ●ウィーン・ブリッジ発振回路をLTspiceで確かめる 図4 は, 図1 のウィーン・ブリッジ発振回路をシミュレーションする回路で,R 4 の抵抗値を変数にし「. stepコマンド」で10kΩ,20kΩ,30kΩ,40kΩを切り替えています. 図4 図1をシミュレーションする回路 R 4 の抵抗値を変数にし,4種類の抵抗値でシミュレーションする 図5 は, 図4 のシミュレーション結果です.10kΩのときは非反転増幅器のゲイン(G)は2倍ですので「|G(jω)β(jω)|<1」となり,発振は成長しません.20kΩのときは「|G(jω)β(jω)|=1」であり,正弦波の発振波形となります.30kΩ,40kΩのときは「|G(jω)β(jω)|>1」となり,正帰還量が多いため,発振は成長し続けやがて,OPアンプの最大出力電圧で制限がかかり波形は歪みます.
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■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.
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.
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ミスト化粧水は日中の乾燥対策に使う人が多いですから保湿成分がしっかりと配合されているものにするのがおすすめ。保湿成分にはさまざまなものがありますが、 ヒアルロン酸やコラーゲン・アミノ酸・セラミド・スクワラン などが代表的です。 保湿成分が入っていおらずほとんどが水分で作られているミスト化粧水もありますが、肌に負担がかからないというメリットがある反面、乾燥しやすいというデメリットもあります。 乾燥対策に使う場合は保湿成分はチェック しておきましょう。 他にも、乾燥対策で使う場合は アルコールフリー のものがおすすめ。アルコールが入っているとさっぱりとした使用感にはなりますが、蒸発が早いのでかえって乾燥しやすくなってしまう場合もあるので要注意です。保湿成分配合のミスト化粧水はランキングでもご紹介していますので参考にしてください。 肌タイプで選ぶ|敏感肌さんは低刺激性のものを! 敏感肌の方は化粧水選びも慎重にしなければなりません。香料や着色料・アルコールや界面活性剤などの 添加物を使用していない 低刺激設計のものがおすすめです。オーガニックなどの天然成分であっても刺激が強いものがあるので要注意です。 敏感肌用に作られているミスト化粧水や低刺激設計のものにすると安心です。敏感肌におすすめのミスト化粧水はランキングでもご紹介していますので参考にしてください。 オイリー肌さんは皮脂に強いものがおすすめ! 皮脂の分泌量が多くテカリやべたつきが気になるオイリー肌さんは皮脂に強いタイプのミスト化粧水がおすすめ。肌のバランスを整えてくれたり 皮脂分泌を抑制してくれる 効果のあるものを選ぶといいでしょう。 オイリー肌といっても内側が乾燥しているインナードライタイプもあります。そのタイプの人は 保湿成分 がしっかり配合されたものを、ニキビ肌タイプは 殺菌成分や消炎成分 が配合されているものがおすすめです。 香りで選ぶ|好きな香りでリラックス効果も!
美容 2021. 05. 12 2020. 12. 頭皮も日焼けダメージを受ける!?夏のおすすめスカルプケアスプレー5選 | ANGIE(アンジー). 11 ピュアセラミド+(プラス)でマスク肌荒れ対策!変化にぶれない絶品肌に!始めた人から美肌力アップ! 乾燥や季節の変わり目だけでもお肌へのダメージが多いのに、マスク着用が必須の日常生活が続き、肌を取り巻く環境はこれまで以上に過酷になっています。 以前に比べ、乾燥や赤み、毛穴の目立ちなどを感じやすくなったという方も多いそうです。 コロナ渦でバリア機能の乱れが深刻!バリア機能の低下を防ぐには? 今年はマスク着用でお肌に悪影響。 春先から継続しているマスクのこすれによる摩擦も影響して、肌のバリア機能が乱れてしまっています。 バリア機能が乱れたお肌 は、 敏感肌・乾燥肌・ゆらぎ肌 に傾いています。 ゆらぎ肌とは、バリア機能が低下し、一時的に敏感になっている肌のことです。 こんな時は、摩擦は禁物です。 さらに、空気の乾燥などによって、肌はカサついて荒れがちになっています。 『マスク生活による肌トラブルにも負けない、健やかな肌を目指したい』。 そんな女性に今、必要な美容成分が 『セラミド』 です。 セラミドとは? 肌のバリアを担う重要な成分 セラミドは肌の表層部、角層に存在する保湿成分で、バリア機能の要とも言える成分。 角層細胞のすき間を埋める『細胞間脂質』の50%をセラミドが占めていて、 水分を蓄えて肌を保湿 したり、 細胞同士をつなぎ留めて外部刺激から肌を守る など、大変重要な働きをしています。 細胞間脂質は、角質の間を埋めている物質です。 角質層から水分が蒸発するのを防いだり、外部からの刺激物の侵入を防ぐ、バリア機能を改善、強化します。 セラミドが不足するとどんな影響が?
\ 応援してください / 2021年3月20日 肌の乾燥がひどいと、肌が痒くなったり、化粧水を常に使ってないと物足りなく感じませんか? 化粧水を使っても、すぐに乾いた感じがして落ち着きませんよね。 そしてそんな乾いた状態を放っておくと、乾燥ジワや肌荒れなどの肌トラブルにつながる可能性にもなります。 そこで今回、乾燥肌で悩んでいるあなたのための化粧水を紹介していきます。 化粧水の効果的ななじませかたも合わせて紹介しますので、ためしてみてください! スポンサーリンク 化粧水の効果的ななじませ方 化粧水は使うものでも効果がさまざまですが、使い方でも化粧水のはいりかたが違ってくるので、なじませかたをマスターしてうまく化粧水を使っていきましょう! コットンを使うのがオススメ 化粧水を手でつけると、手肌にも化粧水の水分が吸収されてしまうため、化粧水がもったいないことになっているのです。 なので、コットンをつかったほうが、乾燥が気になる目元や口元などの細かい部分にもなじみ、顔全体にむらなく化粧水を塗ることができます。 ただ、とろみタイプの化粧水だとコットンが逆に吸い取ってしまうため、とろみタイプの化粧水の場合は手でつけたほうがなじみやすいです。 サラサラなタイプの化粧水はコットンを使って、とろみタイプの化粧水は手を使うなど、使い分けるのがオススメです。 では、コットンを使った場合の正しい使い方を紹介していきます。 コットンの基本的な使用方法 step 1 手のひらにコットンをのせ、化粧水の正しい使用量を含ませる。 使用量が少ないと肌を摩擦してしまうので、必ず量を守ってください!500円玉硬貨大よりやや大きめにたっぷり、が適量です。 step 2 コットンを中指と薬指にのせ、横長に手で持つ。 step 3 コットンを肌にフィットさせ、顔の丸みに合わせて、すみずみまでなじませる。 コットンで化粧水をつける時に注意するところ 化粧水を顔全体になじませる時に有効なコットンっですが、間違った使い方をすると肌に大ダメージを与えてしまう可能性もあります。 把握してしっとりと保つようにしましょう! 化粧水はたっぷり使う 化粧水の量が少ないと、コットンの摩擦が肌への刺激となってしまい、肌へのダメージにつながります。 コットンの裏側までしっかりと湿るくらいまでたっぷりと使いましょう! パッティングするときは強くたたかない パッティングというと叩くイメージが強いですが、肌への刺激になるので絶対にやってはいけないです。 パッティングするときは、コットンを使って肌に空気をおくるようなイメージでふんわりと優しくしましょう!