表計算ソフトで波形を表示

信号波形の性質を表現するために数式が用いられます。しかし、数式はその持つ意味がわからないと扱いにくいものになります。自分の数学力には頼らず、表計算ソフトで数式の意味するところと波形の性質の関係を考えてみます。


1 正弦波交流信号の数式での表し方





2 時間で変化するsin波の表を作成

正弦波 f(t)=sinωt


@ 時間は0.001秒(1ms)間隔で50個のデータを作成します。
  (このデータ数は適宜に決めます。)
A sin波の計算式をB列に作成します。
B 基本波をグラフ表示します。(折れ線グラフにします。)



3 計算結果をグラフ表示


f=30[Hz]のとき

*B1セルの値を変えると波形が変化する様子がわかります。
周波数を低くする(f=20[Hz]


グラフを表示したファイルをダウンロードする時は、下記の画像をクリックしてください。

Download 【Excelファイル:約115KB】
          (可変範囲 振幅:0.1〜5[V]、周波数:2〜20[Hz]、位相:-3.14〜3.14[rad])
          (サンプリングデータ数:1001個)



4 
いろいろな波形(1)


@ 正弦波+直流信号  f(t)=sinωt+Vd






A 正弦波+正弦波   f(t)=sinωt+sinωt






B 正弦波*正弦波   f(t)=sinωt*sinωt






C 正弦波*余弦波   f(t)=sinωt*cosωt







D 正弦波の二乗+余弦波の二乗   






5 
いろいろな波形(2)

 交流信号では正弦波を使った説明が多く使われます。実際には、三角波、方形波、音声信号、ビデオ信号などの正弦波以外の信号が存在します。 正弦波の説明とは関連がないようですが、複雑な信号も正弦波と関連があります。
 周期性のある波形は基本周波数の正弦波とその整数倍の周波数をもつ正弦波の合成で表すことができます。つまり周期のある波形は正弦波の合成波形ということです。そのため正弦波での説明が他の波形にも応用できます。


@ 三角波(triangular wave)









A のこぎり波(saw-tooth wave)









B 方形波(square wave)