[계측실험] Dynamic Characteristics of RC Low-Pass Filter(시정수&차단 주파수 실험)

소개

R-C 회로 구성후 시정수와 차단주파수 구하는 실험였습다.
(실험 측정치에 의한 오실로스코프에 나타난 그래프는 그림 파일루 첨부했어여^^)

목차

1. 실험 목적

2. 필요 장비 및 부품

3. 이론

4. 실험순서
(1). R-C회로를 이용한 콘덴서의 충전 및 방전 실험
(2). R-C회로를 이용한 저역 통과 필터(low-pass filter) 구성 및 실험

5. 실험 결과 및 고찰.

본문내용

1. 목적
R-C회로를 이용한 콘덴서의 충전 및 방전 실험을 통해 과도응답의 특성인 시정수(time constant)를 구해보고 정현파형 입력을 통한 저주파역 통과 필터를 구성하여 필터의 특성인 차단 주파수(cut-off frequency)를 구해본다.

2. 필요 장비 및 부품
오실로스코프, 함수발생기, 브레드 보드, 저항(I㏀, 5㏀, 10㏀, 20㏀), 콘덴서(0.1㎌)

1. R-C회로를 이용한 콘덴서의 충전 및 방전 실험
그림과 같이 R-C 회로를 구성하여 콘덴서의 충전 및 방전을 오실로스코프를 이용해 관찰하고 시정수 RC의 값의 변화에 따른 파형을 관찰한다.
① 함수발생기의 구형 파형 출력단자에 BNC 연결 코드의 한쪽 끝을 연결시키고 + 부분과 접지부분을 그림의 회로와 같이 연결한다.

Vi = 5V
주파수=10㎐
Vc =Vi
t : 시간(sec)
: 시정수(sec)
그림. R-C에 의한 충전 및 방전회로
② 전압 Vc를 측정하기 위하여 양 끝단에 프로브의 +단자와 접지 단자를 연결시키고, 플러그의 다른 끝 단자를 오실로스코프에 연결시킨다.
③ 저항과 콘덴서 값에 따른 이론치 시정수 값을 구한다.
④ 저항 R을 변경시키며 주파수가 10㎐일 때의 출력 파형을 그리고, 구형 파형의 시정수 값을 측정 비교한다.


시정수(이론치) 시정수(10㎐일 때 측정치)
1㏀ 0.1㎌ 0.1ms 0.12ms
10㏀ 0.1㎌ 1ms 2.4ms
결과를 검토, 고찰해 보자.

2. R-C회로를 이용한 저역 통과 필터(low-pass filter) 구성 및 실험
그림과 같이 R-C 회로를 구성하여 차단주파수(cut-off frequency) 이상의 고주파수의 필터링을 오실로스코프를 이용하여 관찰하고, 차단주파수(A)의 변화에 따른 파형을 관찰
R-C에 의한 저역 통과 필터 회로
① 함수발생기의 정현파형 출력 단자에 BNC 연결코드의 한 쪽 끝을 연결시키고 리드선의 +부분과 접지부분을 그림의 회로의 부분에 연결한다. 단, 회로의 저항 은 1㏀과10㏀, 콘덴서 는 0.1㎌를 사용한다.
② 전압 를 측정하기 위하여 양 끝단에 프로브의 +단자와 접지 단자를 연결시키고, 프로브의 다른 끝 단자를 오실로스코프에 연결시킨다.
③ 함수발생기의 전원을 넣은 후, 함수발생기의 주파수를 표에 주어진 값대로 높여가며 오실로스코프로 전압 를 읽는다.

참고자료

· 없음