C 측정회로 설계

소개글

설계 3. C 측정회로 설계
■ 설계 부품
1. OP-AMP 741C
2. 커패시터 : 1uF, 4.7uF, 0.1uF, 0.01uF
3. 저항 : 100kΩ(1개), 20kΩ(1개), 10kΩ(3개), 2.2kΩ(1개), 1kΩ(1개)
■ 설계 계획
이번 설계는 사각파 발생 회로의 발진 주기를 이용해서 커패시터를 측정하고자 한다. 발진 주기를 이용하고자 할 때는 회로에 Capacitor C가 1개만 포함된 회로가 편리한데 이러한 조건을 만족하는 회로가 우리가 예전에 실험했던 사각파 발생 회로이다. 사각파 발생 회로에서 발진기의 주기를 구하는 식은 , 이다. 이 식을 통해 우리는 사각파 발생 회로의 발진기의 주기를 구해 역으로 커패시터를 측정해 볼 것이다.
■ 설계 내용 검증
1. 저항을 변화시키면서 측정
a) 그림의 회로를 결선한다. 이때, 저항 값은 R2, R3 = 10kΩ 커패시터 값은 C=1uF로 고정한다.
그림 1. 커패시터 C 측정을 위한 사각파 발생 회로
b) 저항 값을 표의 값으로 변화시켜 가면서 출력파형의 주기를 측정한다.
그림 2-1. 저항 값 1k, 2.2k일 때의 주기 측정
그림 2-1. 저항 값 1k, 2.2k일 때의 주기 측정
그림 2-2. 저항 값 10k, 20k일 때의 주기 측정
그림 2-2. 저항 값 10k, 20k일 때의 주기 측정
c) 측정된 주기, 저항 값을 통하여 커패시터를 계산한다.( 시뮬레이션(파란색) 실험(빨간색) )
저항 1k일 경우 ()
주기 T : 105.705m-103.426m = 2.279ms
커패시터 C : ==1.037uF
저항 1k일 경우 ()
주기 T : 2.2ms(단위 : 0.5ms)
커패시터 C : ==1.032uF
저항 2.2k일 경우 ()
주기 T : 113.639m-108.746m = 4.893ms
커패시터 C : ==1.012uF
저항 2.2k일 경우 ()
주기 T : 4.8ms(단위 : 1ms)
커패시터 C : ==1.018uF
저항 10k일 경우 ()
주기 T : 1.5695 - 1.5476 = 0.0219s
커패시터 C : ==0.997uF
저항 10k일 경우 ()
주기 T : 0.022s(단위 : 5ms)
커패시터 C : ==1.027uF
저항 20k일 경우 ()
주기 T : 1.6310 - 1.5874 = 0.0436s
커패시터 C : ==0.992uF
저항 20k일 경우 ()
주기 T : 0.043s(단위 : 5ms)
커패시터 C : ==1.003uF

목차

■ 설계 부품
■ 설계 계획
■ 설계 내용 검증

본문내용

■ 설계 부품
1. OP-AMP 741C
2. 커패시터 : 1uF, 4.7uF, 0.1uF, 0.01uF
3. 저항 : 100kΩ(1개), 20kΩ(1개), 10kΩ(3개), 2.2kΩ(1개), 1kΩ(1개)

■ 설계 계획
이번 설계는 사각파 발생 회로의 발진 주기를 이용해서 커패시터를 측정하고자 한다. 발진 주기를 이용하고자 할 때는 회로에 Capacitor C가 1개만 포함된 회로가 편리한데 이러한 조건을 만족하는 회로가 우리가 예전에 실험했던 사각파 발생 회로이다. 사각파 발생 회로에서 발진기의 주기를 구하는 식은 , 이다. 이 식을 통해 우리는 사각파 발생 회로의 발진기의 주기를 구해 역으로 커패시터를 측정해 볼 것이다.

■ 설계 내용 검증
1. 저항을 변화시키면서 측정

a) 그림의 회로를 결선한다. 이때, 저항 값은 R2, R3 = 10kΩ 커패시터 값은 C=1uF로 고정한다.
b) 저항 값을 표의 값으로 변화시켜 가면서 출력파형의 주기를 측정한다.
c) 측정된 주기, 저항 값을 통하여 커패시터를 계산한다.( 시뮬레이션(파란색) 실험(빨간색) )
d) 계산된 커패시터 값이 실제 사용한 1uF와 같은지 비교한다
이번 설계는 C 측정회로를 설계하는 실험이다. 실험 책에 보면 적분기를 이용해서 측정하는 방법과 555를 이용하여 Sq Wave Generator을 이용해서 커패시터를 측정하는 방법이 나와 있다. 우리는 이런 방법과는 달리 독창적으로 우리가 배운 것을 이용해서 할려고 생각해 본 결과 사각파 발생회로를 이용해서도 커패시터를 측정할 수 있다는 것을 알았다. 그래서 우리는 다른조들과는 달리 사각파 발생회로의 출력 파형 주기를 측정해서 커패시터를 측정하도록 설계하였다. 지금까지 시뮬레이션을 보면 사각파 발생 회로에서 주기를 측정해서 이를 이용해서 커패시터를 측정해 보았다. 커패시터를 1uF로 고정시키고 저항 값을 변화시켜가면서 커패시터가 정확하게 측정되는지 시뮬레이션을 통해 확인해 보았다.

참고 자료

없음