설계1_C 측정회로 설계_예비

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C 측정회로, 전자회로실험

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본문내용

<설계 1. C 측정회로 설계> -제안서-
1. 설계 목적
- Capacitance (정전용량)를 측정하는 회로를 설계한다.
- 적분기를 이용한 C 측정회로를 설계하여 C를 측정한다.
2. 설계 이론 및 방법
- 설계는 C값을 가장 간단하고 정확한 값을 얻을 수 있는 측정회로를 통하여 실험을 해야 한다. 캐패시터의 용량 C를 측정해야 하는데, C는 캐패시터가 얼마나 많은 전하를 축적했는지를 나타내는 변수이기 때문에, 캐패시터에서 전하가 충전되고 방전되는 시간을 측정함을 통해서 캐패시턴스를 얻어낼 수 있다. 따라서 교류입력을 인가해주고 출력 전압의 형태를 파악하여 캐패시턴스를 계산해야 한다.
위의 적분회로를 이용하여 capacitance를 측정할 수 있다. 저항이 입력소자, 캐패시터가 궤환소자가 되며 입출력 전압의 관계식은 다음과 같다.
실제의 적분기 회로에서는 캐패시터에 저항을 병렬연결하여 회로의 저주파 이득을 제한한다. 입력신호의 주파수의 저주파일 경우 캐패시터의 임피던스가 무한대가 되어 출력이 불안정해지기 때문이다. 또한, 입력 바이어스 전류에 의한 전압은 를 연결하여 줄일 수 있다. 입출력 관계식은 주파수가 보다 높을 때만 유효하다. 주파수가 이보다 낮을 경우엔 , 로 이득이 결정되는 반전 증폭기로 동작하게 된다. 주파수가 보다 높을 때에는 위의 입출력 관계식이 성립하며, 이를 캐패시턴스를 구하는 식으로 변환하면 다음과 같다.
위의 식에서 저항 은 설계값이 되고 는 측정한 출력전압, 그리고 는 입력전압이므로 적분계산을 통해서 캐패시턴스를 계산할 수 있다. 따라서 캐패시턴스를 계산하기 위해선 입력 주파수가 충분히 커야하므로 저항 값을 이용하여 주파수범위를 제어해주어야 한다.

참고 자료

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