アンプの入力Z=5Kオームと仮定して、600オーム信号源とアンプ、1Mオームオシロを並列にした測定をおこなった場合にどうなるか??
| 項目 | ① 発振器の画面表示 (600Ω整合・理想状態) |
② オシロの画面表示 (1MΩ ∥ 5kΩ 接続時の現実) |
インピーダンス・ミスマッチの実態 |
|---|---|---|---|
| 外部の合成負荷抵抗 | 600 Ω | 約 4,975 Ω | 【アンバランス】 負荷抵抗が理想から激増 |
| アンプへの入力電圧 | 5.00 V (定格出力) |
8.92 V | 【表面上の数値】 分圧比の崩れで異常に高く見える |
| アンプへの伝送パワー (エネルギーの実効値) |
41.67 mW (最大電力伝送:+16.2dBm) |
15.94 mW | 【致命的な低下】 ミスマッチにより本来の38%まで弱体化 |
| アンプに流れる信号電流 | 8.33 mA | 1.78 mA | 電流の送り出しを阻害され激減 |
| ★ 他人が陥る勘違い | 「オシロの電圧が8.92Vもあるから、信号源のパワーは十分外に出てきている!」と思い込む。 | 【大誤解】 ミスマッチのせいで、外に出てきている実態(パワー)は限界以下に弱り切っている。 |
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| 測定ポイント | 理想の測定状態 (入力600Ω終端・整合時) |
今回の測定現実 (1MΩオシロ直読・不整合時) |
測定エラーの実態 |
|---|---|---|---|
| アンプ入力電圧 (発振器の出口) |
5.00 V | 8.92 V | ミスマッチで入力電圧が見かけ上アップ |
| アンプ出力電圧 (8.2Ω負荷の出口) |
10.00 V (入力5V×2倍) |
10.00 V (※8.92Vを増幅した訳ではない) |
アンプの中身(実態のパワー)は5V分しか届いていないため、出力は10Vのまま |
| オシロから計算した 見かけのゲイン |
2.00 倍 (正確な設計値) |
1.12 倍 (10V ÷ 8.92V) |
【測定大失敗】 アンプの性能が本来より大幅に低く評価される |
| ★ 他人が陥る勘違い | 「オシロの画面に入力8.92V、出力10.0Vって出てるから、このアンプは全然増幅してくれない(不良品だ!)」と思い込む。 | 【大誤解】 アンプは正常。測定器の繋ぎ方のせいで計算の母数(入力電圧)がバグっているだけ。 |
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基本的なことなので大人は知ってるはず。おこちゃまなら、知らない可能性はある
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| 物理的な現象 | 線形回路(オームの法則)の予測 | SCLC支配時の真実(ミクロな物理) | 真値のズレ特性 |
|---|---|---|---|
| 入力インピーダンス (動的Z) |
電圧に関係なくいつでも 「5 kΩ」で一定 |
電圧の2乗(V²)で電流が増えるため、電圧が上がるとインピーダンスが急激に低下する | 【非線形な変動】 「5kΩ」という前提自体が崩壊 |
| 現場の実際の電位 (真の入力電圧) |
5kΩの分圧比のまま 8.92 V で安定 |
注入された空間電荷が作る電場(ポアソン方程式)により、電位分布が激しく歪み、8.92Vを維持できなくなる | オシロスコープの直流的な計算値を遥かに超えてズレる |
| アンプゲインの評価 | 単純に「10V ÷ 8.92V」で 1.12倍と計算できる |
信号の振幅(電圧の大小)によって入力Zがブレまくるため、入力電圧の大きさ次第でゲインの測定結果が毎回変わる | 【測定の無効化】 再現性のないデタラメな数値になる |
| ★ 固体物理の視点 | 1MΩオシロのプローブを当てる行為は、SCLCの命である「内部に蓄積された空間電荷(キャリア)」を外部へリークさせ、ポアソン条件を破壊する行為そのもの。 | 【結論】 オシロが見ているのは「SCLCが破壊された後の残骸」であり、物理的な真値とは似ても似つかない。 |
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固体物理学における「空間電荷制限電流(SCLC / モット・ガーニーの法則)」で真値はもっとずれるからね
Z=600にあわせて計測したほうがいいのね


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