周波数と時間領域応答

電子回路あるいは工学において、実験装置の都合上、周波数特性の測定が容易な場合とステップ応答の測定が容易な場合とがある。

私の場合は、TPOに応じて双方を使い分ける。

静特性を安定に測定できる状態になってから、周波数特性かステップ応答を大抵の場合測定する。

電子回路の場合、周波数特性を取得すれば、過渡応答はおよそ見当が付く。逆も同じだ。

周波数特性と位相特性を測定すればボード線図となるが、位相特性は正確に測るにはそれなりの機材が必要なのであまり測定することは無い。

その代わり、直流的な出力レベルを変えて周波数特性を測定することが多い。多くの電子回路では、非線形性があるので、周波数特性が信号レベルによって変化する場合があるからだ。

同じ理由でステップ応答もレベルとアップ・ダウンを変えて測定をすることが多い。

最後の仕上げは、過大入力を入れての挙動を見る。ダイナミックレンジと異常動作の確認である。

周波数特性と時間応答を一方から他方へ変換できることは、工学上大切な技能である。ｊωの世界と過渡応答の世界はほとんど制御理論のなかで記述されている。私は複素関数論でつまずき、ミクシンスキーの演算子法でラプラス変換を学びなおした。数学力不足である。電子回路実務で必要なのは、まず２次系までの簡単なケースでの実践能力である。3次系以上になると簡単に数値計算できないし、他の複雑な問題も出やすい。

周波数応答とステップ応答の関係は、会社のOJTで教育をすることはとても難しい。ぜひとも工学部で基礎訓練をして置いていただきたいと願うアナログエンジニアである。

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