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[첨삭완료][보고서 점수 1등] 2021년 [전기회로실습 예비보고서 01] 저항, 전압, 전류의 측정방법 설계

설계실습 계획서설계실습 1. 저항, 전압, 전류의 측정방법 설계전자전기공학부본 설계실습 계획서는 제출 시 초안이 아닌 조교의 채점 후 피드백을 반영하여 수정한 보고서입니다. 채점 기준이 매우 높으셨던 조교님이셨습니다..

리포트| 2022.09.15| 8페이지| 1,500원| 조회(106)

회로, 전기, 중앙대, A+, 중앙대학교, 전기회로, 첨삭, 전기회로설계실습

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[첨삭완료][보고서 점수 1등] 2021년 [전기회로설계실습 예비보고서 10] RLC 회로의 과도응답 및 정상상태응답

설계실습 계획서설계실습 10. RLC 회로의 과도응답 및 정상상태응답본 설계실습 계획서는 제출 시 초안이 아닌 조교의 채점 후 피드백을 반영하여 수정한 보고서입니다. 채점 기준이 매우 높으셨던 조교님이셨습니다. 결과 보고서는 따로 피드백 없이 모두 만점 받았습니다. 또한 비대면 학사 실험으로 모두 교수님께서 실험한 정확한 결과 값 그대로 사용하여 실험에 대한 오류는 없습니다. 참고하여 작성해주세요!1. 목적저항, 인덕터, 커패시터로 구성된 RLC회로의 과도응답 및 정상상태응답을 이해하고 실험으로 확인한다.2. 준비물기본 장비 및 선Function generator: 1 대DC Power Supply(Regulated DC Power supply(Max 20 V 이상): 1대Digital Oscillo오실로스코프(Probe 2 개 포함): 1 대Digital Multimeter(이하 DMM, 220V 교류전원 사용): 1 대40 cm 연결선: 빨간 선 4개, 검은 선 4개(한쪽은 계측기에 꼽을 수 있는 잭, 다른 쪽은 집게)Breadboard(빵판): 1 개점퍼와이어 키트: 1 개* 부품리드저항(10 Ω, 1/4 W, 5%): 2 개가변저항(20 ㏀, 2 W): 2개커패시터(10 ㎋ ceramic disc): 2개인덕터(10 mH 5 %): 2개3. 설계실습 계획서3.1 RLC 직렬회로에서 R= 500 Ω, L= 10 mH, C= 0.01 ㎌인 경우 ωo, ωd를 계산하라.alpha = {R} over {2L} = {500Ω} over {2 TIMES 10mH} =2.5 TIMES 10 ^{4}w _{0} = {1} over {sqrt {LC}} ={1} over {sqrt {10 TIMES 10 ^{-3} TIMES 0.01 TIMES 10 ^{-6}}} =10 ^{5} rad/sw _{d} =sqrt {w _{0}^{2} - alpha ^{2}} = 96.825 krad/s3.2 위의 회로에서 입력이 사각파(0 to 1 V, 1 ㎑, duty cycle = 50 %)인 경우 입력을 기준으로 R, L, C에 걸리는 전압파형을 시뮬레이션 하여 제출하라.3.3 위의 회로에서 R = 4 ㏀이며 입력이 사각파(0 to 1 V, 1 ㎑, duty cycle = 50 %)인 경우 입력을 기준으로 R, L, C에 걸리는 전압파형을 시뮬레이션 하여 제출하라.3.4 RLC 직렬회로에서 L = 10 mH, C = 0.01 ㎌인 경우 임계감쇠가 되는 저항값을 계산하라.alpha =w _{0}가 되면 임계감쇠 응답을 보인다.alpha = {R} over {2L} = {R} over {2 TIMES 10m} =50kR,w _{0} = {1} over {sqrt {LC}} =10 ^{5} 이므로 R=2kΩ일 때 임계감쇠가 되는 저항값을 가진다.3.5 RLC 직렬회로에서 가변저항을 사용하여 입력이 사각파(0 to 1 V, 1 ㎑, duty cycle =0.5)인 경우 임계감쇠가 되는 저항값을 측정하는 방법을 설명하라.다음과 같이 회로를 구성하고 가변저항의 크기를 과감쇠가 되도록 충분히 큰 크기로 설정한 후 서서히 줄여가며 CH2의 커패시터 전압 파형을 관찰한다. 진동이 시작되는 시점의 저항값이 임계감쇠가 되는 저항값이다.3.6 RLC 직렬회로에서 CH1에 입력전압파형이, CH2에 R에 걸리는 전압파형이 나타나도록 측정하는 연결도를 그려서 제출하라.3.7 RLC 직렬회로에서 CH1에 입력전압파형이, CH2에 L에 걸리는 전압파형이 나타나도록 측정하는 연결도를 그려서 제출하라.3.8 RLC 직렬회로에서 CH1에 입력전압파형이, CH2에 C에 걸리는 전압파형이 나타나도록 측정하는 연결도를 그려서 제출하라.3.9 위의 회로에서 R = 4 ㏀이며 입력이 사인파(-1 to 1 V, 1 ㎑)인 경우 입력을 기준으로 R, L, C에 걸리는 전압파형을 예측하여 스케치하라. 입력전압과 각 소자에 걸리는 전압의 크기의 비와 위상차를 구하라.입력전압-노랑, 저항전압-초록, 인덕터전압-빨강, 커패시터전압-파랑저항이 실험계획 3.3에서와 같이 4kΩ으로 크기가 크기 때문에 과감쇠 응답을 보일 것이며, 입력파형이 사각파가 아닌 정현파이므로 각소자에 걸리는 전압도 정현파로 나타날 것이다. 이때 각 소자별 임피던스와 회로에 흐르는 전류, 소자별 전압은 다음과 같이 구할 수 있다.- R=4㏀, V=0～1V, 1㎑, L=10mH, C=0.01㎌Z _{L} =jwL=j TIMES 2 pi TIMES 1kHz TIMES 10mH=j62.83ΩZ _{C} = {1} over {jwC} =-j15.915kΩZ _{T} =Z _{L} +Z _{C} +R=4k-j(15915-62.83) SIMEQ (4-j15.85)kΩ SIMEQ 16.3k ANGLE 75.8 DEG I= {V} over {Z _{T}} = {1 ANGLE -90 DEG } over {16.3k ANGLE -75.8 DEG } =0.061 ANGLE -14.2 DEG `mAV _{L} =IZ _{L} =0.061 ANGLE -14.2 DEG TIMES j62.83=3.84 ANGLE 75.8 DEG mVV _{C} =IZ _{C} =0.061 ANGLE -14.2 DEG TIMES (-j15.915)=0.97 ANGLE -104.2 DEG VV _{R} =IR=0.061 ANGLE -14.2 DEG TIMES 4=0.244 ANGLE -14.2` DEG V3.10 R=0, L(10 mH), C(0.01 ㎌)로 구성된 직렬회로의 공진주파수는 얼마인가? C의 전압이 최대가 되는 입력주파수는 몇 Hz인가?

공학/기술| 2022.11.11| 5페이지| 1,500원| 조회(100)

회로, 전기, 중앙대, A+, 중앙대학교, 전기회로, 첨삭, 전회실, 전기회로설계실습

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[첨삭완료][보고서 점수 1등] 2021년 [전기회로설계실습 예비보고서 11] 공진회로(Resonant Circuit)와 대역여파기 설계

설계실습 계획서설계실습 11. 공진회로(Resonant Circuit)와 대역여파기 설계본 설계실습 계획서는 제출 시 초안이 아닌 조교의 채점 후 피드백을 반영하여 수정한 보고서입니다. 채점 기준이 매우 높으셨던 조교님이셨습니다. 결과 보고서는 따로 피드백 없이 모두 만점 받았습니다. 또한 비대면 학사 실험으로 모두 교수님께서 실험한 정확한 결과 값 그대로 사용하여 실험에 대한 오류는 없습니다. 참고하여 작성해주세요!1. 목적RLC 공진 회로를 이용한 Bandpass, Bandstop filter를 설계, 제작, 실험한다.2. 준비물Function generator: 1 대DC Power Supply: 1대Digital Oscillo오실로스코프(Probe 2 개): 1 대Digital Multimeter: 1 대* 부품리드저항(10 Ω, 1 ㏀, 1/4 W, 5%): 2 개가변저항(20 ㏀, 2 W): 2개커패시터(10 ㎋ ceramic disc): 2개인덕터(10 mH 5 %): 2개3. 설계실습 계획서3.1 RLC 직렬회로에서 R에 걸리는 전압을 출력이라 하였을 때 C = 0.01 ㎌, 공진주파수가 15.92 ㎑, Q-factor가 1인 bandpass filter를 설계하라. 또 Q-factor가 10인 bandpass filter를 설계하라. 그 결과를 이용하여 각각 전달함수의 크기와 위상차를 주파수의 함수로 EXCEL을 사용하여 linear-log 그래프로 그려서 제출하라(0 ~ 100 KHz). 반전력주파수, 대역폭을 구하라. 가능한 한 실험 10에서 사용한 커패시터, 인덕터의 정확한 값을 사용하여 계산하라. 이 결과에 근거하여 측정할 주파수를 결정하여 표로 제출하라.C = 10nF 이고 공진주파수가 15.92kHz인 회로에서w _{0}={1} over {sqrt {LC}} = 100krad/sL=10mHQ-factror가 1인 bandpass filter는Q={w _{0}} over {2 alpha }={1} over {R} sqrt {{L} over {C}}이므로 다음 값을 1로 두면R=1kΩ이다.반전력 주파수 (실험 10에서 사용한 값을 사용)w _{0}={1} over {sqrt {LC}} ={1} over {sqrt {10.9nF TIMES 10mH}}=95.782krad/sw _{c1} =- {w _{o}} over {2Q} +w _{o} sqrt {1+( {1} over {2Q} ) ^{2}} =- {95.782k} over {2} +95.782k sqrt {1+0.25} = 59.196krad/s(f _{c1}= 9.421kHz)w _{c2} = {w _{o}} over {2Q} +w _{o} sqrt {1+( {1} over {2Q} ) ^{2}} ={95.782k} over {2} +95.782k sqrt {1+0.25} = 154.979krad/s(f _{c2}= 24.666kHz)대역폭 B= w_1 - w_2 = w_o over Q=95.783krad/s (15.244kHz)전달함수의 크기H=LEFT | {V _{R}} over {V} RIGHT |={1} over {sqrt {1+Q ^{2} ( {omega } over {omega _{o}} - {omega _{o}} over {omega } ) ^{2}}}={1} over {sqrt {1+1( {w} over {100k} - {100k} over {w} )}}이를 그래프로 그리면위상차phi = -tan ^{-1} LEFT [ Q( {w} over {w _{0}} - {w _{0}} over {w} ) RIGHT ]=-tan ^{-1} LEFT ( {w} over {100k} - {100k} over {w} RIGHT )이를 그래프로 그리면Q-factor가 10인 bandpass filter는Q={w _{0}} over {2 alpha }={1} over {R} sqrt {{L} over {C}}를 10으로 두고 계산하면R=100Ω이다.반전력 주파수w _{0}={1} over {sqrt {LC}} ={1} over {sqrt {10.9nF TIMES 10mH}}=95.782krad/sw _{c1} =- {w _{o}} over {2Q} +w _{o} sqrt {1+( {1} over {2Q} ) ^{2}} =- {95.782k} over {20} +95.782k sqrt {1+0.0025} = 91.113krad/s(f _{c1}= 14.501kHz)w _{c2} = {w _{o}} over {2Q} +w _{o} sqrt {1+( {1} over {2Q} ) ^{2}} ={100k} over {2} +100k sqrt {1+0.0025} = 100.691krad/s(f _{c2}= 16.025kHz)대역폭 B= w_1 - w_2 = w_o over Q=9.578krad/s (1.524kHz)전달함수의 크기H=LEFT | {V _{R}} over {V} RIGHT |={1} over {sqrt {1+Q ^{2} ( {omega } over {omega _{o}} - {omega _{o}} over {omega } ) ^{2}}}={1} over {sqrt {1+10( {w} over {100k} - {100k} over {w} )}}이를 그래프로 그리면위상차phi = -tan ^{-1} LEFT [ Q( {w} over {w _{0}} - {w _{0}} over {w} ) RIGHT ]=-tan ^{-1} LEFT [ 10 LEFT ( {w} over {100k} - {100k} over {w} RIGHT ) RIGHT ]이를 그래프로 그리면Q=1 인 bandpass filter와 Q=10인 bandpass filter를 비교해 보면 Q-factor가 더 클 때 전달함수 H의 모양이 더 가파르고, 폭이 좁은 것을 확인 할 수 있었다. 실제로 계산해본 Bandwitdth를 보면 Q=1 일 때가 Q=10 일 때 보다 10배정도 크기 때문에 이 주위 구간에서의 주파수를 촘촘하게 설정하여 실험에 사용할 수 있다. Q=10 일 때는w _{0} 부근에서 변화가 더욱 심하므로 더 작은 bandwidth 주위의 주파수에서 더 촘촘하게 측정한다.측정 주파수주파수w[krad/s]주파수[kHz]0.10.015910.159101.599014.329515.1210015.9212019.0950079.581000159.153.2 직렬공진회로를 그리고 전달함수를 측정하기 위한 연결상태와 측정방법을 기술하라.다음과 같이 회로를 구성하고 measure과 cursor 기능을 이용하여 출력파형의 크기와 위상차를 측정한다. 전달함수는 저항에 걸리는 전압이 아닌H= LEFT | {V _{R}} over {V} RIGHT | 임을 주의하며 측정한다.3.3 RLC 병렬회로에서 R에 걸리는 전압을 출력이라 하였을 때 C = 0.01 ㎌, 공진주파수가 15.92 ㎑, Q-factor가 1인 bandstop filter를 설계하라. 그 결과를 이용하여 transfer function의 크기와 위상차를 주파수의 함수로 EXCEL을 사용하여 linear-log 그래프로 그려서 제출하라(0 ~ 100 KHz). 반전력주파수, 대역폭을 구하라. 가능한 한 실험 10에서 사용한 커패시터, 인덕터의 정확한 값을 사용하여 계산하라. 이 결과에 근거하여 측정할 주파수를 결정하여 표로 제출하라.C = 10nF 이고 공진주파수가 15.92kHz인 회로에서w _{0}={1} over {sqrt {LC}} = 100krad/sL=10mHQ-factror가 1인 bandstop filter는Q=R sqrt {{C} over {L}}이므로 다음 값을 1로 두면R=1kΩ이다.alpha = {1} over {2RC}반전력 주파수는 앞선 bandpass filter 와 같은 결과를 가진다.w _{0}={1} over {sqrt {LC}} ={1} over {sqrt {10.9nF TIMES 10mH}}=95.782krad/s14.501kHz)w _{c1} =- {w _{o}} over {2Q} +w _{o} sqrt {1+( {1} over {2Q} ) ^{2}} =- {95.782k} over {2} +95.782k sqrt {1+0.25} = 59.196krad/s(f _{c1}= 9.421kHz)w _{c2} = {w _{o}} over {2Q} +w _{o} sqrt {1+( {1} over {2Q} ) ^{2}} ={95.782k} over {2} +95.782k sqrt {1+0.25} = 154.979krad/s(f _{c2}= 24.666kHz)대역폭 B= w_1 - w_2 = w_o over Q=95.783krad/s (15.244kHz)전달함수의 크기H=LEFT | {V _{R}} over {V} RIGHT |={1} over {sqrt {1+ {1} over {Q ^{2} ( {w} over {w _{0}} - {w _{0}} over {w} ) ^{2}}}}={1} over {sqrt {1+ {1} over {1( {w} over {100k} - {100k} over {w} ) ^{2}}}}이를 그래프로 그리면위상차phi =tan ^{-1} LEFT [ {-1} over {Q( {w} over {w _{0}} - {w _{0}} over {w} )} RIGHT ]=tan ^{-1} LEFT ( {-1} over {{w} over {100k} - {100k} over {w}} RIGHT )이를 그래프로 그리면bandpass filter와 마찬가지로 bandstop filter도w _{0} 주위에서 큰 변화가 발생한다. bandpass filter에서 처럼공진주파수 근처에서 주파수를 촘촘하게 설정하여 실험에 사용하면 된다.

공학/기술| 2022.11.11| 9페이지| 1,500원| 조회(88)

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[첨삭완료][보고서 점수 1등] 2021년 [전기회로설계실습 예비보고서 12] 수동소자의 고주파특성 측정방법의 설계

설계실습 계획서설계실습 12. 수동소자의 고주파특성측정방법의 설계본 설계실습 계획서는 제출 시 초안이 아닌 조교의 채점 후 피드백을 반영하여 수정한 보고서입니다. 채점 기준이 매우 높으셨던 조교님이셨습니다. 결과 보고서는 따로 피드백 없이 모두 만점 받았습니다. 또한 비대면 학사 실험으로 모두 교수님께서 실험한 정확한 결과 값 그대로 사용하여 실험에 대한 오류는 없습니다. 참고하여 작성해주세요!1. 목적저항, 커패시터, 인덕터의 고주파 특성을 측정하는 회로를 설계하고 실험을 통하여 등가회로를 이해하며 이들 소자들이 넓은 주파수영역에서 어떻게 동작하는지 실험적으로 이해한다.2. 준비물* 기본 장비 및 선Function generator: 1 대DC Power Supply(Regulated DC Power supply(Max 20 V 이상): 1대Digital Oscillo오실로스코프(Probe 2 개 포함): 1 대Digital Multimeter(이하 DMM, 220V 교류전원 사용): 1 대40 cm 연결선: 빨간 선 4개, 검은 선 4개(한쪽은 계측기에 꼽을 수 있는 잭, 다른 쪽은 집게)Breadboard(빵판): 1 개점퍼와이어 키트: 1 개igital Multimeter: 1 대* 부품리드저항(10 ㏀, 1 ㏀, 1/4 W, 5%): 2 개가변저항(20 ㏀, 2 W): 2개커패시터(100 ㎋ ceramic disc): 2개인덕터(10 mH 5 %): 2개3. 설계실습 계획서3.0 저항, 커패시터, 인덕터의 고주파 특성을 측정하는 회로를 설계하라. 기준을 무엇으로 하고 무엇을 측정해야 고주파특성을 알 수 있을 것인가?아래처럼 회로를 설계하고 각각의 CH2에 걸리는 전압파형과 위상을 측정함으로써 고주파특성을 알 수 있다.저항의 고주파 특성을 측정하는 회로커패시터의 고주파 특성을 측정하는 회로인덕터의 고주파 특성을 측정하는 회로3.1 R = 10 ㏀, C = 0.1 ㎌가 직렬로 연결된 회로의 주파수 응답을 보려한다. R, C의 연결에 3 cm 전선 4개가 사용되었다면 parasitic 인덕터의 영향으로 고주파에서는 커패시터가 인덕터로 작동할 것이다. 어느 주파수에서부터 이 영향을 관찰 할 수 있을 것인가?전선 1[cm]당 0.05[mu H] 정도의 인덕턴스를 가진다. 3cm 전선 4개는 0.6mu H 이다. 전선의 인덕턴스를 고려한 커패시터의 리액턴스는wL _{s} - {1} over {wC}로 주파수가L _{s}에 의한 영향이 상대적으로 작기 때문에 저주파에서는 C에 영향을 받아 커패시터로 작동하며, 리액턴스가 0보다 커지는 주파수인 공진주파수에서부터 인덕터로 작동하는 것을 관찰할 수 있을 것이다. 이 주파수를 구하면f= {1} over {2 pi sqrt {L _{s} C}} =649.747kHz이다. 약 650kHz에서부터 커패시터가 인덕터로 작동하는 것을 관찰할 수 있다.3.2 커패시터가 인덕터로 작동하는 것을 확인하려면 scope를 사용하여 무엇을 측정해야 하는가?커패시터는 고주파에서 인덕터로 작동한다고 하였다. 커패시터의 리액턴스는 주파수가 커지면서 값이 변화하며 인덕터처럼 작동하게 되는데 이에 따라 커패시터에 걸리는 전압도 함께 변할 것이다. 그러므로 저항과 커패시터를 직렬 연결한 회로를 설계하고 커패시터에 걸리는 전압을 주파수를 올려가며 측정한다면 커패시터가 인덕터로 작동하는 것을 확인할 수 있을 것이다. 또는 저항에 걸리는 전압을 측정하여 커패시터에 걸리는 전압을 확인할 수 있으며 저항전압의 위상이 음수가 되어 인덕터로 작동하는지 확인할 수 있다.3.3 R = 10 ㏀, C = 0.1 ㎌가 직렬로 연결된 회로에 교류신호가 입력될 때 입력전압에 대한 저항에 걸리는 전압의 크기의 비(amplitude of transfer function)를 R, C만 고려하여 주파수의 함수로 그려 제출하라. 주파수가 커지면서 감소함수가 될 수 있는가? 또 위상차를 주파수의 함수로 그려 제출하라. (주파수의 범위 0 Hz - 10 MHz, EXCEL 사용) 주파수가 커지면서 위상차의 부호가 바뀔 수 있는가?R과 C가 직렬 연결된 회로에서 R, C만 고려했을 때 입력전압에 대한 저항에 걸리는 전압의 크기의 비를 전달함수 H로 나타낼 수 있다.전달함수 H와 위상차phi 는H(w) ={wRC} over {sqrt {1+(wRC) ^{2}}},phi (w) =90 DEG -tan ^{-1} (wRC) 이다. 함수로 그리면 다음과 같다.주파수가 커지면서 전달함수의 증가율이 작아져 1에 수렴하기는 하지만 감소하는 모습은 보이지 않는다. 전달함수의 식을 살펴봐도 감소하는 함수가 될 수 없다. 위상이 0

공학/기술| 2022.11.11| 5페이지| 1,500원| 조회(110)

회로, 전기, 중앙대, A+, 중앙대학교, 전기회로, 첨삭, 전회실, 전기회로설계실습

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[첨삭완료][보고서 점수 1등] 2021년 [전기회로설계실습 예비보고서 09] LPF와 HPF 설계

설계실습 계획서설계실습 9. LPF와 HPF 설계본 설계실습 계획서는 제출 시 초안이 아닌 조교의 채점 후 피드백을 반영하여 수정한 보고서입니다. 채점 기준이 매우 높으셨던 조교님이셨습니다. 결과 보고서는 따로 피드백 없이 모두 만점 받았습니다. 또한 비대면 학사 실험으로 모두 교수님께서 실험한 정확한 결과 값 그대로 사용하여 실험에 대한 오류는 없습니다. 참고하여 작성해주세요!1. 목적RC 및 RL filter를 설계하고 주파수응답을 실험으로 확인한다.2. 준비물* 기본 장비 및 선Function generator: 1 대DC Power Supply(Regulated DC Power supply(Max 20 V 이상): 1대Digital Oscilloscope(Probe 2 개 포함): 1 대Digital Multimeter(이하 DMM, 220V 교류전원 사용): 1 대40 cm 연결선: 빨간 선 4개, 검은 선 4개(한쪽은 계측기에 꼽을 수 있는 잭, 다른 쪽은 집게)Breadboard(빵판): 1 개점퍼와이어 키트: 1 개ital Multimeter: 1 대* 부품가변저항(20 ㏀, 2 W): 1개커패시터: 10 ㎋ ceramic disc 1개인덕터: 10 mH 5 % 1개3. 설계실습 계획서3.1 C = 10 ㎋인 커패시터와 R을 직렬 연결하여 cutoff frequency가 15.92 ㎑인 LPF를 설계하라. 출력단자를 표시한 회로도를 그리고 R의 크기를 구하라.cutoff frequencyf _{c}는{1} over {2 pi RC} 이다. 이때, C = 10nF,f _{c} = 15.92kHz로 주어졌으므로 R을 구하면R= {1} over {2 pi f _{c} C} =999.7 OMEGA SIMEQ 1kΩ이다.+v _{c}-3.2 위에서 설계한 LPF의 전달함수(H)의 크기와 위상을 0 ~100 ㎑까지 linear(H)-log(주파수) 그래프로 그려서 제출하라. 입력은 DC성분이 0 V인 순수한 AC이다.위에서 설계한 LPF의 전달함수 H(w)는H(w)= {1} over {1+jwRC}이다. 그리고 전달함수의 크기는��H(w)��= {1} over {sqrt {1+(wRC) ^{2}}}, 전달 함수의 위상은theta =-tan ^{-1} (wRC)로 나타난다. 이를 linear(H) - log(주파수) 그래프로 그리면 다음과 같다.3.3 위의 LPF에 주파수가 10 ㎑이고 크기가 1 V인 정현파를 인가하였다.(a) 입력파형과 출력파형을 하나의 그래프에 그리고녹색 : 입력파형, 빨간색 : 출력파형(b) 출력의 크기와 입력에 대한 위상(각도와 시간)을 구하라.1V의 전압을 인가하였기 때문에 출력의 크기와 입력에 대한 위상은 3.2에서 구한 전달함수 H의 크기와 위상과 같다.출력의 크기는|v _{c} |= {1} over {sqrt {1+(wRC) ^{2}}} 에서 최대 0.847V를 가지고, 위상은theta =-tan ^{-1} (wRC)에서 -32.14DEG 의 위상을 갖는다. 주기 T=100mu s`이므로100 mu s TIMES {32.14 DEG } over {360 DEG } =8.93 mu s 즉 8.93mu s`만큼 커패시터 전압이 전원 전압보다 늦는다.3.4 3.3의 결과를 실험으로 확인하려고 한다.(a) 입력전압과 출력전압을 오실로스코프에서 동시에 관찰하려면 어떻게 연결해야 하는가? 연결상태를 그리고 설명하라.CH1을 통해 입력전압의 파형을 입력받고 CH2의 두 단자를 통해 커패시터에 걸리는 전압 즉 출력전압을 입력받을 수 있다. CH1, CH2의 파형을 오실로스코프를 통해 출력하면 오실로스코프에서 두 파형을 동시에 관찰할 수 있다.(b) 오실로스코프 화면에 두 파장정도가 보이게 하려면 TIME/DIV을 얼마로 하는 것이 좋은가? (수평축은 10 DIV로 나누어져 있다.)입력신호의 주기가 100mu s`이므로 두 파장정도를 관찰하려면 총 200mu s`가 필요하다. 수평축은 총 10 DIV로 나누어져 있으므로 TIME/DIV를 20mu s`로 하면 된다.(c) Trigger mode, trigger source, Trigger coupling, input coupling(AC? or DC?)를 각각 어떻게 setting해야 하는가?Trigger mode : AutoTrigger Source: CH1 or CH2 (source에 따라 trigger level 설정을 잘 해야 합니다)Trigger coupling: DC or AC (offset이 없는 특수한 경우라 둘 다 답이 되는 것입니다!)Input coupling: DC or AC (위와 마찬가지입니다.)Trigger mode는 보통 auto로 두고 실습을 진행하지만, 정지화면을 보이느냐, 움직이는 화면을 보이느냐의 차이입니다. 따라서 설정을 잘 해주고 norm으로 두고 실습을 진행해도 문제가 없습니다.Trigger source는 CH1(int), CH2, Ground 등이 있는데, 어떤 채널을 기준으로 트리거를 잡겠냐는 뜻 입니다. Trigger level을 어떻게 두느냐에 이 또한 둘 다 사용할 수 있습니다.또한 위 회로의 경우 입력전압이 dc =0V인 전압이기 때문에 coupling을 AC로 해도 DC로 해도 상관이 없습니다.또한 input coupling 과 trigger coupling은 엄연히 다릅니다.(d) VOLTS/DIV는 얼마로 하는 것이 좋은가? (수직축은 8 DIV로 나누어져 있다).두 파형의 최댓값은 입력저항의 최댓값인 1V이다. 이를 적절히 관찰하려면 peak to peak 인 2V를 수직축의 8칸으로 나누어 250mV로 설정하면 되는데, 오실로스코프의 값에 맞춰 500mV로 설정하는 것이 가장 좋을 것이다.(e) 입력과 출력전압을 XY mode로 보려면 오실로스코프를 어떻게 설정해야 하는가?Horizontal 조정단자에서 XY모드를 선택한다.(f) 입력과 출력전압을 XY mode로 보면 어떤 모양이 나오겠는가?입력이 X축, 출력이 Y축에 나타나고, 입력과 출력의 위상차가 존재하므로 타원 형태로 나올 것이다.3.5 L = 10 mH인 인덕터와 R을 직렬 연결하여 cutoff frequency가 15.92 ㎑인 HPF를 설계하려한다. R의 크기를 구하라.cutoff frequencyf _{c}는{R} over {2 pi L} 이다. 이때, L = 10mH,f _{c} = 15.92kHz로 주어졌으므로 R을 구하면R=2 pi f _{c} L=1000.3 OMEGA SIMEQ 1kΩ이다.3.6 위에서 설계한 HPF의 전달함수의 크기와 위상을 0 ~100 ㎑까지 linear(H)-log(주파수) 그래프로 그려서 제출하라. 입력은 DC성분이 0 V인 순수한 AC이다.위에서 설계한 HPF의 전달함수 H(w)는H(w)= {jwL} over {R+jwL}이다. 그리고 전달함수의 크기는��H(w)��= {wL} over {sqrt {R ^{2} +(wL) ^{2}}}, 전달 함수의 위상은theta =90-tan ^{-1} {wL} over {R}로 나타난다. 이를 linear(H) - log(주파수) 그래프로 그리면 다음과 같다.3.7 위의 HPF에 주파수가 10 ㎑이고 크기가 1 V인 정현파를 인가하였다.(a) 입력파형과 출력파형을 하나의 그래프에 그리고녹색 : 입력파형, 빨간색 : 출력파형(b) 출력의 크기와 입력에 대한 위상(각도와 시간)을 구하라.1V의 전압을 인가하였기 때문에 출력의 크기와 입력에 대한 위상은 3.6에서 구한 전달함수 H의 크기와 위상과 같다.출력의 크기는|v _{L} |= {wL} over {sqrt {R ^{2} +(wL) ^{2}}} 에서 최대 0.532V를 가지고, 위상은theta =90-tan ^{-1} {wL} over {R}에서 57.86DEG 의 위상을 갖는다. 주기 T=100mu s`이므로100 mu s TIMES {52.86 DEG } over {360 DEG } =16.07 mu s 즉 16.07mu s`만큼 인덕터 전압이 전원 전압보다 빠르다.3.8 위의 결과를 실험으로 확인하려고 한다.(a) 입력전압과 출력전압을 오실로스코프에서 동시에 관찰하려면 어떻게 연결해야 하는가? 연결상태를 그리고 설명하라.CH1을 통해 입력전압의 파형을 입력받고 CH2의 두 단자를 통해 인덕터에 걸리는 전압 즉 출력전압을 입력받을 수 있다. CH1, CH2의 파형을 오실로스코프를 통해 출력하면 오실로스코프에서 두 파형을 동시에 관찰할 수 있다.(b) 오실로스코프 화면에 두 파장정도가 보이게 하려면 TIME/DIV을 얼마로 하는 것이 좋은가? (수평축은 10 DIV로 나누어져 있다.)입력신호의 주기가 100mu s`이므로 두 파장정도를 관찰하려면 총 200mu s`가 필요하다. 수평축은 총 10 DIV로 나누어져 있으므로 TIME/DIV를 20mu s`로 하면 된다.(c) Trigger mode, trigger source, Trigger coupling, input coupling(AC? or DC?)를 각각 어떻게 setting해야 하는가?Trigger mode는 Auto로 하고, Trigger source는 CH1, Trigger coupling은 입력전압이 정현파이므로 AC로 한다.

공학/기술| 2022.11.10| 7페이지| 1,500원| 조회(89)

회로, 전기, 중앙대, A+, 중앙대학교, 전기회로, 첨삭, 전회실, 전기회로설계실습

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[첨삭완료][보고서 점수 1등] 2021년 [전기회로설계실습 결과보고서 12] 수동소자의 고주파특성 측정방법의 설계

전기회로설계실습 결과 보고서설계실습 12. 수동소자의 고주파특성측정방법의 설계본 설계실습 계획서는 제출 시 초안이 아닌 조교의 채점 후 피드백을 반영하여 수정한 보고서입니다. 채점 기준이 매우 높으셨던 조교님이셨습니다. 결과 보고서는 따로 피드백 없이 모두 만점 받았습니다. 또한 비대면 학사 실험으로 모두 교수님께서 실험한 정확한 결과 값 그대로 사용하여 실험에 대한 오류는 없습니다. 참고하여 작성해주세요!1. 서론전기전자공학을 공부하는 학생이라면 앞으로 측정도구로 DMM과 건전지를 사용 하는 일이2. 설계실습 결과4.1 R = 10 ㏀, C = 100 nF가 직렬로 연결된 회로의 주파수 응답을 측정한다. 먼저 R을 정확히 측정하여 기록하라. 입력을 2 V(peak to peak) 사인파로 하고 주파수를 100 Hz에서 FG의 최대주파수까지 높이면서 R의 전압을 출력으로 하여 transfer function의 크기와 위상차를 측정 기록하라. 기록하기 전에 주파수를 높이면서 적당한 주파수간격을 미리 설정하라. Transfer function의 변화가 많은 곳은 작은 간격으로 측정한다. 실험에 사용된 소자의 정확한 값을 사용한 transfer function과 측정결과를 같은 그래프에 그려서 제출하라. 비교, 분석하라. 어느 주파수에서부터 이론과 실제가 달라지는가? 확실히 인덕터라고 할 수 있는 주파수는 얼마이며 그 근거는 무엇인가? 등가회로와 잘 맞는다고 생각하는가?실험에 사용된 소자의 측정값가변저항 R = 10.3kΩ인덕터의 저항값 = 27.384Ω커패시터의 크기 119nF주파수 간격은 변화를 보이기 시작하는 1MHz부터 작은 간격(1MHz)으로 측정하고 그 이전 주파수에서는 10배의 크기로 키우며 측정하였다.주파수전달함수 H (Vo/Vi)전달함수의 위상차(DEG )주파수전달함수 H (Vo/Vi)전달함수의 위상차(DEG )100Hz0.55023956.168MHz0.51-3.7441kHz0.9810429.7210MHz0.19620340.3210kHz1011MHz0.280701115.632100kHz1012MHz0.778325138.241MHz0.981981013MHz1.387097108.5762MHz0.964286014MHz0.173228131.044MHz0.8719-6.33615MHz0.395348103.686MHz0.743295-8.208---파란선이 오실로스코프를 사용해 측정한 전달함수의 값을 보여주고, 회색선이 transfer function으로 계산한 전달함수의 값을 나타낸다. 1MHz 이전의 주파수에서는 계산한 값과 거의 일치하는 그래프를 보여준다. 1MHz 이상의 주파수 측정구간부터 변화가 발생하는데, 저항에 걸리는 전압이 감소하여 전달함수의 크기가 1보다 작아지기 시작했다. 높은 주파수에서 커패시터가 인덕터의 성질을 보여 커패시터에도 전압이 걸리기 때문이다. 10MHz 이상의 주파수에서는 입력신호에서의 크기 왜곡이 발생하여 1을 초과하는 transfer function이 관찰되기도 한다.주황색 선이 오실로스코프를 통해 관찰한 위상차이며, 노란색 선이 계산한 위상차이다. 위와 마찬가지로 1MHz 이전까지는 계산값과 측정값이 거의 일치했으며, 1MHz부터 변화가 생기기 시작한다. MHz 대역에서 0으로 수렴한 위상차가 음의 값으로 줄어들 때, 인덕터 성분이 작용했음을 확인할 수 있고, 그 이상의 주파수에서는 연속적이지 못한 변화를 보이는데, 이는 너무 높은 입력 주파수에서 입력파형이 왜곡되고, 정확한 측정이 불가능했기 때문이다.두 그래프 모두에서 !MHz 이상의 주파수에서 저항에 걸리는 전압이 줄어들고 위상이 음으로 변하므로 1MHz에서 커패시터의 인덕터 성분이 작용하기 시작했다는 것을 보여준다. 이는 이론 13장에서 제시된 등가회로와 어느 정도 일치하는 모습을 보여준다.4.2 R = 10 ㏀, L = 10 mH가 직렬로 연결된 회로의 주파수 응답을 측정한다. 먼저 R과 L의 저항을 정확히 측정하여 기록한다. 4.1과 같은 방법으로 실험하라. 확실히 커패시터라고 할 수 있는 주파수는 얼마이며 그 근거는 무엇인가? 등가회로와 잘 맞는다고 생각하는가?주파수전달함수 H (Vo/Vi)전달함수의 위상차주파수전달함수 H (Vo/Vi)전달함수의 위상차100Hz1.0000000180kHz0.772512-120.5281kHz1.0000000200kHz0.592417-133.9210kHz1.0000000250kHz0.327103-147.620kHz1.0000000300kHz0.196262-157.6840kHz1.052133-13.248500kHz0.020561-12650kHz1.066351-17.28800kHz0.03215011.5270kHz1.146919-26.7121MHz0.0432433.31290kHz1.227488-39.5282MHz0.055507-100kHz1.279621-46.85MHz0.051515-120kHz1.289100-66.52810MHz0.014085-150kHz1.060748-97.2---파란선이 오실로스코프를 통해 측정한 전달함수이고 회색선이 회로에 사용한 소자를 이용해 계산한 전달함수를 나타낸다. 이번 실험에서는 10kHz까지 계산값과 일치했으며 그 이후부터 계산값과 다른 값을 보였다. 앞선 실험보다는 낮은 주파수에서부터 변화가 생겼는데, 실험에 사용한 인덕터는 구조특성상 저항 및 커패시터 성분이 어느 정도 존재하므로 상대적으로 낮은 주파수부터 변화가 보인 것이다. 고주파에서 전달함수를 살펴보면 100kHz부터 감소해야하지만 증가하는 모습을 보여준다. 여기서 인덕터가 커패시터의 성질을 보이는 것을 확인할 수 있다. 그 이후 전달함수가 급격히 떨어지는데 이는 앞선 실험에서와 마찬가지로 입력파형이 왜곡되고 정확한 측정이 어렵기 때문으로 보인다.위상차 그래프 역시 10kHz 까지 이론값과 같은 값을 보였고 그 이후부터 값이 달라지기 시작한다. 위상차는 정확히 커패시터의 특성을 보여주진 않지만, 고주파에서 기생소자들이 인덕터의 동작을 방해한다는 것을 보여준다. 또한 RLC병렬공진회로와 비슷한 위상을 보이는데서 인덕터의 기생 커패시터 성분이 작용하고 있다는 것을 알 수 있다.두 그래프에서 살펴본 결과 100kHz 이상부터 인덕터라고 할 수 있을 것이며 앞선 실험과는 보다는 부정확한 결과를 보였다. 이것은 인덕터의 구조가 저항과 커패시터 값을 가져 커패시터가 작동하기 시작하는 주파수가 작아 RLC 회로처럼 작동해 이런 결과가 나온 것으로 추측해 보았다. 등가회로와 정확히 일치하진 않았지만 이것은 고주파에서의 측정 부정확성에서 기인한 것으로 보이며 고주파에서 인덕터는 커패시터처럼 동작한다는 것을 알 수 있었다.

공학/기술| 2022.11.10| 6페이지| 1,500원| 조회(182)

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