본문내용
1. 실험 목적 및 개요
1.1. 전압 체배회로 실험 목적
전압 체배회로의 입-출력 파형을 관찰하고 직류(DC) 전압을 측정하는 것이 이번 실험의 목적이다. 직렬전압 체배회로(cascade voltage doubler)의 입-출력 파형을 관찰하고 직류(DC) 전압을 측정하는 것 또한 실험의 목적이다. 아울러 직류(DC) 전압과 리플에 관한 커패시터(capacitor)의 영향을 측정하는 것 역시 이번 실험의 주요 목적이다.
전압 체배회로는 입력 전압의 두 배에 가까운 출력 전압을 얻을 수 있는 회로이다. 이번 실험을 통해 전압 체배회로의 동작 원리와 특성을 이해할 수 있을 것이다. 특히 커패시터의 역할과 부하 연결에 따른 출력 전압 및 리플 전압의 변화를 관찰함으로써 전압 체배회로의 동작을 깊이 있게 파악할 수 있을 것이다. 이를 토대로 전압 체배회로의 설계 및 응용에 대한 이해도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.
1.2. 실험 도구 및 회로 구성
실험을 진행하기 위해 다음과 같은 실험 도구들이 사용되었다. N4148 다이오드 2개, 저항(5.6kΩ 1개, 1kΩ 1개), 커패시터(10uF 2개, 1000uF 1개), 7805소자, 브레드보드, 오실로스코프, 함수발생기가 실험에 활용되었다.
회로는 전압 체배회로 실험을 위해 다음과 같이 구성되었다. 먼저, 전파 전압 체배회로가 구성되었는데, 이는 입력 신호의 양의 반주기와 음의 반주기 모두를 정류하여 출력 전압을 입력 전압의 2배로 만드는 회로이다. 또한 반파 전압 체배회로도 구성되었는데, 이는 입력 신호의 양의 반주기만을 정류하여 출력 전압을 입력 전압의 최대값과 같게 만드는 회로이다. 이러한 전압 체배회로들의 동작 원리와 특성을 관찰하고 분석하는 것이 실험의 주요 목표였다.
2. 전압 체배회로 이론
2.1. 전파 전압 체배회로 동작 원리
전압 입력 Vin에 피크전압 Vp인 정현파가 인가된다고 가정한다. Vin이 0보다 작은 경우, 다이오드 D2가 오프되고 다이오드 D1이 온 상태가 되어 커패시터 C1에 Vp만큼 충전된다. 이때 노드 A의 전압 VA는 VC1과 VC2의 합이므로 VA=2Vp가 된다. 시간이 충분히 지나면 노드 A의 전압 VA는 DC 형태의 2Vp 전압이 된다. 이때 인덕터 L은 단락으로 동작하므로 VRB=VC3=2Vp가 된다. 저항 R1은 과전류로부터 정류기를 보호하고, 커패시터 C3와 저항 RB는 리플을 감소시키는 역할을 한다. 따라서 전파 전압 체배회로는 입력 전압의 2배에 해당하는 DC 전압을 출력한다.
2.2. 반파 전압 체배회로 동작 원리
입력전압 Vin이 피크전압 Vp인 정현파라고 가정한다. Vin이 0 이하일 때 D1이 도통되어 C1에 Vp만큼 충전된다. 이때 D2는 차단되어 있다. 따라서 노드 A의 전압은 VC1과 같은 Vp가 된다.
R1과...
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