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利得 (電気工学)

索引 利得 (電気工学)

利得(りとく、)とは、電気回路における入力と出力の比のことである。英語のままゲインとも呼ばれる。 一般的な利得という言葉と異なり、出力の方が入力よりも小さい場合も利得と呼ぶ。その場合、利得を1より小さい値で表す。デシベルならば0dB以下となる。.

27 関係: 培風館単位同相信号除去比増幅増幅回路学術用語集常用対数ネーパデシベル利得周波数インピーダンスオペアンプジュールの法則出力入力回路自然対数電力電圧電気工学電気回路電流接地文部省日本物理学会

培風館

株式会社培風館(ばいふうかん)は、理学、工学、心理学などの大学向け教科書を中心とした出版社である。 創業者は山本慶治(1881-1963)。山本は兵庫県の豪農の家に生まれ、1908年東京高等師範学校英語科卒、1910年同教育研究科修了、奈良女子高等師範学校講師。岡本米蔵の紐育土地会社に勤務、その出版部門常務となり、1938年培風館として独立。当初は東京高等師範学校の教科書を刊行していた。1962年その長男の山本俊一(1910-2008、東大工学部卒)が社長となり、67年次男の山本健二(1912-93)が継ぐ。健二の死後その子の山本格が社長となる。.

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単位

単位(たんい、unit)とは、量を数値で表すための基準となる、約束された一定量のことである。約束ごとなので、同じ種類の量を表すのにも、社会や国により、また歴史的にも異なる多数の単位がある。.

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同相信号除去比

同相信号除去比(どうそうしんごうじょきょひ、英: Common-Mode Rejection Ratio、CMRR)とは、差動増幅回路などでの2つの入力に共通する入力信号を除去する傾向の尺度である。CMRRが高い増幅器は、(高い)電圧オフセット上の小さな電圧変動で表される信号を抽出したり、2つの信号の電圧の差が情報となる場合などに利用される。例えば、音響機器における平衡接続がある。 理想的な差動増幅回路は2つの入力電圧 V_+ と V_- をとり、V_\mathrm.

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増幅

増幅(ぞうふく)とは、何らかの信号の入力に対して元の信号よりも大きな出力信号を得るような作用のことである。 増幅対象の物理現象としては、電気信号(電圧・電流およびこれらの積としての電力)、光、空気圧・油圧など流体の圧力、機械的な振動や変位、音響・音波などがある。 増幅にはもとの物理現象を直接拡大する方法と、各々の物理現象を別な物理現象に置き換えて増幅し、それをもとの物理現象に戻すことで増幅を行う場合もある。前者はたとえば電気信号の増幅器(増幅回路)による増幅、ラマン増幅器による光増幅、後者は、マイクロフォン/スピーカーと増幅回路を用いた音響増幅や、光-電気/電気-光の変換素子を用いた光増幅などがそうである。 「増幅」と言っても、入力エネルギーが単独で勝手に増える訳ではない。増幅用の外部エネルギー源が別途必要である。例えばオーディオアンプ(音声信号の増幅回路)では、音声信号と増幅用電流の2つをトランジスタに流し込めば出力の増減が出来る。 これはしばしば「川と水門」に例えられる。大きな川を流れる水の量を、水門の開閉によって制御するのである。川が外部エネルギー源に相当する。入力信号に比例した水門の開閉を行うと、流れ出る水の量(出力)が増減する。流れ出た水(出力)と入力信号は同じ形をしているが、水量は桁違いである。水門の開閉に必要なエネルギー損失は非常に小さい。しかし入力エネルギーの全てを出力として取り出せるわけではない。有効に取り出せる割合を「増幅器の効率」と呼ぶ。.

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増幅回路

増幅回路(ぞうふくかいろ)とは、増幅機能を持った電子回路であり、電源から電力を供給され、入力信号により能動素子の動作を制御して電源電力を基に入力信号より大きなエネルギーの出力信号を得るものである。信号のエネルギーを増幅する目的のほか、増幅作用を利用する発振回路、演算回路などの構成要素でもある。電気的(電子的)なものの他に、磁気増幅器や光増幅器などもあるが、この記事では以下電子回路のみについて説明する。 前述のようにエネルギーを大きくした信号を取り出すものを指すので、トランスのみによって電圧(あるいは電流)を大きくするような場合は、一般に電力(=電圧×電流)としては大きくはならないので含まれない。また例えば、素子の特性から、アンプの内部では中間段で信号の電圧振幅を大きくしてから、出力段でスピーカー等を駆動するために必要な電流を伴わせた、電力を持った信号とする、というような構成になるが、そのような場合の前者を電圧増幅、後者を電力増幅などということもある。 なお、普通増幅回路といえばアナログな(殊にリニア的な)ものを指すが、拡張的に考えれば、スイッチング回路は最も単純な増幅回路であり、例えば電圧がしきい値より低いか高いかということのみを増幅する事に特化している。電子工学以前の電磁機械動作の時代からある増幅回路(→リレー)でもあり、リレーにより信号を中継することを「アンプする」という語があるが、この記事では以下、アナログ的なものを扱う。.

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学術用語集

学術用語集(がくじゅつようごしゅう)とは、.

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常用対数

常用対数(じょうようたいすう、common logarithm)は 10 を底とする対数のことである。数の表記で通常用いられる十進法表示と親和する。レベル表現の「ベル」などに使われている。.

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ネーパ

ネーパ(neper、ネーパー、ネイピア、ネーピアとも、記号: Np)は、比率(利得、損失など)を表す単位である。国際単位系 (SI) においては、「SI と併用されるが SI に属さない単位」とされている。その名前は、スコットランドの数学者で、対数を発明したジョン・ネイピアにちなむ。 ネーパはベル(通常はデシベルが用いられる)と同様に対数スケールの単位であるが、ベルが 10 を底とした常用対数に基づくのに対し、ネーパは自然対数に基づいている。ネーパによる比率の値 Np は以下のように定義される。 ここで、x1 と x2 は対象とする値であり、ln は自然対数である。 デシベルが電力比を表すのによく用いられるのに対し、ネーパは電圧比や電流比によく用いられる。ネーパとデシベルは以下のように換算される。 デシベルと同様、ネーパは無次元の単位である。常用対数を使用するベルに対し、自然対数を使用するネーパは SI と一貫性を持つものと見なされているが、国際度量衡総会では正式な SI 単位として採択されていない。 Category:SI併用単位 Category:対数スケールの単位 Category:無次元数 Category:エポニム Category:ネイピア数.

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デシベル

デシベル(、記号: dB)は、電気工学や振動・音響工学などの分野で、物理量をレベル表現により表すときに使用される単位である。SIにおいてレベル表現として表される量には次元が与えられておらず、無次元量である。 ベルの語源は、アレクサンダー・グラハム・ベルが電話における電力の伝送減衰を表わすのに最初に用いたことに由来する。.

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利得

利得(りとく).

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周波数

周波数(しゅうはすう 英:frequency)とは、工学、特に電気工学・電波工学や音響工学などにおいて、電気振動(電磁波や振動電流)などの現象が、単位時間(ヘルツの場合は1秒)当たりに繰り返される回数のことである。.

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インピーダンス

インピーダンス(impedance)は、圧と流の比を表す単語である。圧と流の積は仕事率である。.

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オペアンプ

ペアンプ(operational amplifier,オペレーショナル・アンプリファイア)は、非反転入力端子(+)と反転入力端子(-)と、一つの出力端子を備えた増幅器の電子回路モジュールである。日本語では演算増幅器という藤原修 pp.11。OPアンプなどと書かれることもある。増幅回路、コンパレータ、積分回路、発振回路など様々な用途に応用可能である。 オペアンプICの例.

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ジュールの法則

ュールの法則(ジュールのほうそく、Joule's laws)は電流によって生み出される熱についての法則。または理想気体の圧力、体積、温度についてのエネルギー依存の法則である。 ジュールの第一法則は導体を流れる電流と、電流によって生み出される熱の関係を示した物理法則である。ジュール効果ともよばれる。1840年代に電流と発熱の関係を研究したジェームズ・プレスコット・ジュールから名づけられた。公式は である。ここでQは生み出される熱量、Iは抵抗を流れる一定の電流、Rは電気抵抗、tは電流が流れる時間である。電流がアンペア、抵抗がオーム、時間が秒で表されるとき、Qの単位はジュールである。ジュールの第一法則は後の1842年にハインリヒ・レンツによって独立に発見されたため、ジュール=レンツの法則ともよばれる。電流を流す導体の発熱効果はジュール熱とよばれる。 ジュールの第二法則は熱力学の法則であり、理想気体の内部エネルギーはその圧力や体積には依存せず、温度にのみ依存するという法則である。即ち または である。ここでUは理想気体の内部エネルギー、Tはその温度、f(T)は温度についての関数、Vはその体積、Pはその圧力である。.

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出力

出力(しゅつりょく)は、何らかの対象から出る信号や力、またその種類や大きさのことである。入力の対義語。アウトプット(output)ともいう。 主に以下のような分野の用語として使われる。.

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入力

入力(にゅうりょく)とは、コンピュータにおいては、装置に情報を与えること操作することで、電子回路や音響機器・映像機器においては、電子回路に電気信号または電気エネルギーを与えることである。 コンピュータの場合、例えば、キーボードからキーを打ち込んでコンピュータに文字を与えたりする。入力は人間対装置に限らず、装置対装置もあり得る。記憶装置から処理装置に情報を取り込むのがそれである。つまり、データの読み込みも入力であるといえる。 機械の場合、装置の原動機側を入力、負荷側を出力と呼ぶ。.

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回路

回路(かいろ)は、エネルギー・物質などが出て、再び元の場所に戻るまでの道筋のこと。.

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自然対数

実解析において実数の自然対数(しぜんたいすう、natural logarithm)は、超越的無理数であるネイピアの定数 を底とする対数を言う。 の自然対数を や、より一般に あるいは単に(底を暗に伏せて) などと書く。 通常の函数の記法に則って引数を指示する丸括弧を明示的に付けて、 や などのように書いてもよい 定義により、 の自然対数とは の肩にそれを載せた冪が 自身に一致するような冪指数のことに他ならない。例えば、 となることは となることを理由とする。特に の自然対数は であり、 の自然対数は である。 自然対数は、任意の正数 に対して 逆数函数 の から までの間のグラフの下にある面積( と の成立を意味する。 他の任意の対数がそうであるように、自然対数は なる意味で乗法を加法へ写す。これにより自然対数函数は正の実数の乗法群 から実数の加法群 への写像 として 群の準同型になる。 以外にも、任意の正数 に対して、それを底とする対数を定義することができるが、そのような対数は自然対数の定数倍として得ることができる(例えば二進対数は自然対数の 倍である)し、通常はそうして自然対数から定義される。対数は未知の量がほかの適当な量の冪と見なされる問題を解く際に有用で、例えば指数函数的減衰問題における減衰定数としての半減期を求めるときなどに利用できる。このように対数は、数学や自然科学の多くの分野において重要であり、また金融経済において複利を含む問題にも利用できる。 リンデマン–ヴァイアシュトラスの定理により、 でない任意の(正の)代数的数に対してその自然対数は超越数となる。.

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電力

電力(でんりょく、electric power)とは、単位時間に電流がする仕事(量)のことである。なお、「電力系統における電力」とは、単位時間に電気器具によって消費される電気エネルギーを言う。国際単位系(SI)においてはワット が単位として用いられる。 なお、電力を時間ごとに積算したものは電力量(electric energy)と呼び、電力とは区別される。つまり、電力を時間積分したものが電力量である。.

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電圧

電圧(でんあつ、voltage)とは直観的には電気を流そうとする「圧力のようなもの」である-->。単位としては, SI単位系(MKSA単位系)ではボルト(V)が使われる。電圧を意味する記号には、EやVがよく使われる。 電圧は電位差ないしその近似によって定義される。 電気の流れに付いては「電流」を参照の事。.

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電気工学

電気工学(でんきこうがく、electrical engineering)は、電気や磁気、光(電磁波)の研究や応用を取り扱う工学分野である。電気磁気現象が広汎な応用範囲を持つ根源的な現象であるため、通信工学、電子工学をはじめ、派生した技術でそれぞれまた学問分野を形成している。電気の特徴として「エネルギーの輸送手段」としても「情報の伝達媒体」としても大変有用であることが挙げられる。この観点から、前者を「強電」、後者を「弱電」と二分される。.

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電気回路

電気回路(でんきかいろ、electric(al) circuit)は、抵抗器(抵抗)、インダクタ、コンデンサ、スイッチなどの電気的素子が電気伝導体でつながった電流のループ(回路)である。 電気回路は、電流の流れのための閉ループを持っていて、2つ以上の電気的素子が接続されている。 「回路」の語義的にはループになっているものだけであり、また電流は基本的にはその性質として、ループになっていなければ流れないものであるが、アンテナやアースのように開放端になっている部分も通例として含めている。対象が電子工学的(弱電)であるものは電子回路と言う。 例外的な分野の例ではあるが、主に数ギガヘルツの電磁波(電波)を伝播させる給電線である導波管をコンポーネント単位で、加工・細工するなどして、中空の導波管内を伝播する電磁波に直接作用させる形で構成した電気回路を立体回路と言う。これらは、基本的にループを構成せず、電気伝導体を介さない上記の電気回路の概念とは少し異なるものだが、電気回路の延長線上としてマイクロ波などの高周波領域であつかわれている。 導波管は金属の管であり、加工により通常の電気回路にあるような電気的素子である容量性(コンデンサ)、誘導性(インダクタ)、短絡(ショート)、抵抗減衰、分岐などを高周波領域で実現することが出来る。 これらは衛星通信やマイクロ波加熱、プラズマ生成など用途に応じて高出力(電力)で、かつ高周波の無線電波分野で用いられ、立体回路が構成される導波管は主に中空の方形導波管が多い。.

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電流

電流(でんりゅう、electric current電磁気学に議論を留める限りにおいては、単に と呼ぶことが多い。)は、電子に代表される荷電粒子他の荷電粒子にはイオンがある。また物質中の正孔は粒子的な性格を持つため、荷電粒子と見なすことができる。の移動に伴う電荷の移動(電気伝導)のこと、およびその物理量として、ある面を単位時間に通過する電荷の量のことである。 電線などの金属導体内を流れる電流のように、多くの場合で電流を構成している荷電粒子は電子であるが、電子の流れは電流と逆向きであり、直感に反するものとなっている。電流の向きは正の電荷が流れる向きとして定義されており、負の電荷を帯びる電子の流れる向きは電流の向きと逆になる。これは電子の詳細が知られるようになったのが19世紀の末から20世紀初頭にかけての出来事であり、導電現象の研究は18世紀の末から進んでいたためで、電流の向きの定義を逆転させることに伴う混乱を避けるために現在でも直感に反する定義が使われ続けている。 電流における電荷を担っているのは電子と陽子である。電線などの電気伝導体では電子であり、電解液ではイオン(電子が過不足した粒子)であり、プラズマでは両方である。 国際単位系 (SI) において、電流の大きさを表す単位はアンペアであり、単位記号は A であるアンペアはSI基本単位の1つである。。また、1アンペアの電流で1秒間に運ばれる電荷が1クーロンとなる。SI において電荷の単位を電流と時間の単位によって構成しているのは、電荷より電流の測定の方が容易なためである。電流は電流計を使って測定する。数式中で電流量を表すときは または で表現される。.

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接地

接地(せっち)とは、電気機器の筐体・電線路の中性点・電子機器の基準電位配線などを電気伝導体で基準電位点に接続すること、またその基準電位点そのものを指す。本来は基準として大地を使用するため、この名称となっているが、基準として大地を使わない場合にも拡張して使用されている。アース(earth)、グランド(グラウンド)(ground)とも呼ばれる。.

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比(ひ、ratio)とは2つ(または3つ以上)の数の関係を表したもの。数 a, b について、その比は a:b で表され、「a対b」とよむ。a を前項、b を後項(こうこう)という。また、前項と後項を入れ替えた b:a を元の比の逆比または反比という。3数以上の場合も a:b:c のように表し、特に連比(れんぴ)という。 例えば、テレビ受像機には様々な大きさがあるが、横の長さを4等分したものと縦の長さを3等分したもの, あるいは, 横の長さを16等分したものと縦の長さを9等分したものとが等しくなるのは, どの大きさのテレビでも変わらない。これをまとめて, それぞれ 4:3, 16:9 で表す。 比において、前項と後項に(0以外の)同じ数をかけたものも同じ比である。つまり、a:b.

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文部省

文部省(もんぶしょう、Ministry of Education, Science and Culture)は、かつて存在した日本の行政機関の1つで、教育、文化、学術などを担当していた。2001年(平成13年)の中央省庁再編にともない、総理府の外局であった科学技術庁と統合し文部科学省となった。日本以外の国で教育行政を担当する官庁は、文部省と訳されることがある。しかし、多くは「教育」と訳されることが多く「文部」が使われることはない(教育省を参照)。.

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日本物理学会

一般社団法人日本物理学会(いっぱんしゃだんほうじんにほんぶつりがっかい)は、1877年(明治10年)に創立された学会である。.

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