パルス幅・とは?初心者にもわかる基本の解説と身近な例共起語・同意語・対義語も併せて解説!

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パルス幅・とは?初心者にもわかる基本の解説と身近な例共起語・同意語・対義語も併せて解説!
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高岡智則

年齢:33歳 性別:男性 職業:Webディレクター(兼ライティング・SNS運用担当) 居住地:東京都杉並区・永福町の1LDKマンション 出身地:神奈川県川崎市 身長:176cm 体系:細身〜普通(最近ちょっとお腹が気になる) 血液型:A型 誕生日:1992年11月20日 最終学歴:明治大学・情報コミュニケーション学部卒 通勤:京王井の頭線で渋谷まで(通勤20分) 家族構成:一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹 恋愛事情:独身。彼女は2年いない(本人は「忙しいだけ」と言い張る)


パルス幅とは何か

パルス幅とは、デジタル信号の中の一つのパルスがどのくらいの時間続くかという時間の長さのことを指します。パルスは0と1の状態で表される信号で、パルス幅が長いほどその状態が長く続くことを意味します。例えば LED の明るさを制御する場合、パルス幅を変えることで平均的な電力を調整します。この考え方は PWM などの技術にも使われ、電源回路やマイコンの出力、通信の波形など、さまざまな場面で重要です。

重要なポイントとして パルス幅 は「パルスが発生している一回の継続時間」を指し、別の関連語には パルス周期 や デューティ比 があることを覚えておきましょう。

パルス幅とデューティ比の違い

パルス幅 はパルスの継続時間そのものを指します。これに対して パルス周期 はひとつのパルスが生じて再び次のパルスが現れるまでの総時間、つまり 1 回のサイクルの長さです。デューティ比はパルス幅をパルス周期で割った割合で、0% から 100% までの値をとります。

実生活での具体例

例えば LED の調光では、 PWM という技術を使います。PWM では出力の ON と OFF を繰り返すことで平均電力を変えますが、パルス幅を長くすると LED は明るく、短くすると暗くなります。ここで重要なのは、パルス幅だけを変えるのではなく、パルス周期との関係を考えることです。周期を固定して幅を変える方法、または幅を一定にして周期を変える方法など、制御の仕方で結果は大きく変わります。

この考え方はデジタル回路だけでなく、通信の信号処理や音響機器、モータの制御など多岐にわたります。例えば無線の波形を作るときには、パルス幅や周期の設定がデータ伝送の速度や信頼性に影響します。

パルス幅を表す基本用語のまとめ

以下の表は、パルス幅関連の基本用語を整理したものです。学習の際の参考にしてください。

<th>用語
意味日常の例
パルス幅1回のパルスが続く時間PWM で LED が明るくなる長さ
パルス周期1 パルスが現れる間隔の総時間1000 分の1秒ごとにパルスが来る場合 1ms
デューティ比パルス幅を周期で割った割合50% の場合、ON と OFF が同じ長さ

このように、パルス幅は信号処理の中核となる概念であり、デューティ比周期 との関係を理解することで、電子機器の挙動を予測しやすくなります。初心者の方は、まず日常の身の回りの例からパルス幅とデューティ比の関係をイメージしてみると理解が深まります。

測定と注意点

測定する場合はオシロスコープを使います。パルス幅を正確に読み取るには十分なサンプルレートが必要です。測定値は周波数やノイズの影響を受けるため、信号の安定性を確認しながら読み取ることが大切です。

初心者の学習のコツ

まずは デューティ比周期 の関係を図に描いてみましょう。関数電卓で実際の値を入れて計算してみると理解が深まります。


パルス幅の同意語

パルス長
パルスが開始してから終了までの時間の長さ。パルス幅の別表現として使われることがあります。
パルス長さ
パルスの全長さ、時間的な長さを指す言い換え表現です。
パルス継続時間
パルスが継続している時間の長さを表す表現です。
パルス持続時間
パルスが持続している時間を指す表現です。
パルス時間幅
パルスの時間的な幅を指す表現。横幅ではなく、時間軸上の幅を意味します。
パルスの幅
パルスの横方向の幅を指す自然な表現。パルス幅と同義です。
脈波幅
脈波の幅を指す表現で、パルス幅の同義語として使われます。
PW
PW は Pulse Width の略称。技術文献などでパルス幅を指す略語として用いられます。

パルス幅の対義語・反対語

連続波
パルスを含まず、波形が途切れず連続して変化する信号。パルス幅を語る概念が適用されない。
直流
一定の値を保つ信号。時間的に変化せず、パルス幅の概念が適用されない状態。
正弦波
滑らかに変化する連続波形で、パルスの発生を前提としない。パルス幅という用語が適用されづらい波形。
ノンパルス信号
パルス成分を一切持たない信号。パルス幅は存在しない。
パルス幅ゼロ
パルスは存在するが幅がゼロの状態。実務上はほぼパルスが発生していないことを意味する表現。
無パルス状態
出力にパルス成分がなく、パルス幅を語る対象がない状態。

パルス幅の共起語

パルス幅変調
パルス幅を変化させて平均電力や信号特性を制御する技術。PWMとも呼ばれ、デジタル回路や電源回路で広く使われます。
デューティ比
パルス幅を1周期で割った割合。0%から100%の範囲で表され、平均出力に直結します。
デューティサイクル
デューティ比の別表現。パルスが占める時間の割合のことです。
パルス周波数
1秒あたりに発生するパルスの数。周波数が上がるとパルスの密度が高くなります。
パルス周期
隣のパルス間の時間であり周波数の逆数として表されます。
パルス間隔
連続するパルス同士の間隔の時間。
短パルス
持続時間の短いパルス。高速信号で用いられます。
超短パルス
フェムト秒〜ピコ秒オーダーの極端に短いパルス。
長パルス
持続時間の長いパルス。
パルス列
複数のパルスが連続して現れる信号の列です。
パルス幅測定
パルスの幅を測定する作業や手法のことです。
パルス幅計
パルス幅を測定する専用の計測機器です。
パルス幅可変
パルス幅を変えられる機能や特性のことです。
パルス幅制御
パルス幅を意図的に制御する技術の総称です。
レーザーのパルス幅
レーザー出力パルスの幅のこと。用途に応じて調整されます。
レーザーパルス幅
レーザーのパルス幅の別表現です
光通信のパルス幅
光信号のパルス幅でデータ伝送の品質や速度に影響します。
オシロスコープ
波形を観測してパルス幅を測定する代表的な測定機器です。
パルス形成
パルスを作り出すための回路や技術のことです。
パルス整形
波形の歪みを抑え目的の形状に整える技術です。
パルス幅安定性
パルス幅が時間とともに安定している性質のことです。
パルス幅歪み
理想の波形からの歪み現象のことです。
ジッター
パルスの時刻や幅の時間的揺らぎを表す用語です。
PWM信号
パルス幅変調で生成される信号のことです。
パルス波形
パルスによって形成される波形の形状のことです。
ナノ秒
パルス幅を表す代表的な時間単位であり ns で表されます。
ピコ秒
パルス幅を表す単位の一つで ps で表されます。
フェムト秒
非常に短いパルス幅を表す単位です。fs で表されます。

パルス幅の関連用語

パルス幅
パルスの高レベルが持続する時間。通常はオン時間を指し、単位は秒・ミリ秒・マイクロ秒・ナノ秒など。
パルス周期
連続するパルス同士の開始点間の時間。パルス列全体の長さを決める要素。
パルス列
一定の間隔で発生する複数のパルスの集まり。矩形波の基本形としてよく用いられる。
パルス周波数
1秒あたりに発生するパルスの数。周波数 f は 1/パルス周期で表される。
PRF(パルス再生周波数)
Pulse Repetition Frequency の略。パルス列を繰り返す頻度。パルス周期の逆数。
デューティ比
パルス幅がパルス周期に占める割合。通常、パーセンテージで表し、デューティ比 = PW / T × 100%。
PWM(パルス幅変調)
パルス幅を変化させて平均出力を調整する制御方式。効率が高く、モータや電源制御で広く用いられる。
PWM周波数
PWM信号が切り替わる頻度。高いほど応答性は上がるがノイズやリップルに影響する場合がある。
立ち上がり時間
信号が低レベルから高レベルへ上昇するのにかかる時間。
立下り時間
信号が高レベルから低レベルへ下降するのにかかる時間。
パルスジッタ
パルスのエッジのタイミングがずれる現象。時間精度や規定仕様に影響する。
パルス整形
エッジを滑らかにしたり、望ましい形状に整える技術。ノイズ抑制にも用いられる。
半値幅
振幅の半分の値で測った幅。パルスやスペクトルの広がりを表す指標(FWHMに近い概念)。
パルス帯域
短いパルスが持つ広い周波数成分を表す概念。パルスの時間特性とスペクトルは密接に関連する。
パルス幅分解能
PWを変更できる最小単位。PWMの解像度や信号発生器の分解能に影響する。
最大パルス幅
許容されるパルス幅の上限。
最小パルス幅
許容されるパルス幅の下限。
パルス発生器
パルス信号を生成する装置。関数発生器・タイマー・発振器などを含む。
平均値・平均出力
パルス信号を平均化した直流成分。振幅とデューティ比から計算されることが多い。
ピーク値・振幅
パルスが達する最大電圧・振幅。

パルス幅のおすすめ参考サイト


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