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결과 레포트 전자 4장 클리핑과 클램핑 회로 평가A+최고예요

[전자회로] 4장. 클리핑과 클램핑 회로 (결과 레포트)201520324조 문윤성1. 실험 결과표시값100Ω1kΩ2kΩ100kΩ1uF측정값(1) 병렬 클리퍼 (구형파 입력)V _{S} ``(DMM)`=`V _{S} `(오실로스코프)`=`그림 4-2 클리핑 회로(1)의 그림 4-3 DC 전원이 역방향 출력전압 파형 시 클리핑 회로(수직감도 = 1V , 수평감도 = 0.2ms) (수직감도 = 1V , 수평감도 = 0.2ms)(2) 직렬 클리퍼 (구형파 입력)그림 4-5 직렬 클리핑 회로의 그림 4-6 DC 전원이 역방향 출력전압 파형 시 클리핑 회로(수직감도 = 1V , 수평감도 = 0.2ms) (수직감도 = 2V , 수평감도 = 0.2ms)(3) 직렬 클리퍼 (정현파 입력)그림 4-7 직렬 클리핑 회로 DC 전원이 역방향 시 클리핑 (정현파 입력) 회로(수직감도 = 2V , 수평감도 = 0.2ms) (수직감도 = 2V , 수평감도 = 0.2ms)(4) 클램핑 회로(1)그림 4-9 클램퍼 출력전압 파형/ 진폭과 주파수가 같은 정현파(수직감도 = 2V , 수평감도 = 0.2ms) (수직감도 = 2V , 수평감도 = 0.2ms)(5) 클램핑 회로(2)그림 4-11 출력전압 파형 / 진폭과 주파수가 같은 정현파(수직감도 = 2V , 수평감도 = 0.2ms) (수직감도 = 2V , 수평감도 = 0.2ms)(6) 직류 전원을 포함한 클램퍼그림 4-13 출력전압 파형 / 진폭과 주파수가 같은 정현파(수직감도 = 2V , 수평감도 = 0.2ms) (수직감도 = 2V , 수평감도 = 0.2ms)그림 4-14 출력전압파형 (R = 1kΩ 일 경우)(수직감도 = 2V , 수평감도 = 0.2ms)2. 질문 및 답변(1) 병렬 클리퍼 (구형파 입력)④ 오실로스코프로 측정한 파형을 그림 4-2에 중복하여 그린다. 이론에 따라 그린 파형과 어떠한 차이가 발생하는지 설명하라.A. 이론적으로 최대 +4V, 최소 ?2.2V가 나와야 하는데 실제 실험을 해보니 최대 +3.98V, 최소 ?2.21V가 나와 오차율이 각각 ?0.5%, 0.45%로 약간의 오차가 발생했다.⑦ 오실로스코프로 측정한 파형을 그림 4-3에 기록한다. 이론값과 실험값의 차이가 발생하는 원인을 설명하라.A. 이론적으로 최대 +4V, 최소 0.8V가 나와야 하는데 실험을 해보니 최대 +4.02V, 최소 0.8V가 나와 오차율이 각각 0.5%, 0%로 약간의 오차가 발생했는데 그 원인은 오실로스코프의 내부저항, 도선들의 내부저항, 다이오드의 내부저항, 유효숫자 등 몇 가지 요인이 있다.(2) 직렬 클리퍼 (구형파 입력)③ 오실로스코프로 측정한 파형을 그림 4-5에 기록한다. 이 2개의 파형 차이를 기술하라.A. 이론적으로 최대 +1.8V, 최소 0V가 나와야 하는데 실험을 해보니 최대 +1.97V, 최소 ?4.86V가 나왔는데 최소값이 이러한 값이 나오는 이유는 아마 잠깐 제너영역을 치고 올라와서 그런 것 같다.⑤ DC 전원이 역으로 연결된 경우의 파형을 측정하여 그림 4-6에 그리고 비교하여 설명하라.A. 이론적으로 최대 +4.8V, 최소 0V가 나와야 하는데 실제 실험을 해보니 최대 +5.15V가 나왔으며 오차율이 7.29%로 조금의 오차가 발생했다.(3) 직렬 클리퍼 (정현파 입력)② 오실로스코프로 측정한 파형을 기름 4-7에 기록한다. 구형파와 같이 정현파의 경우에도 클리핑 기능이 정상적으로 동작되는지 확인하고, 이론적인 값들과 실험에 의한 결과의 차이를 설명하라.A. 정현파의 경우에도 클리핑 기능이 정상적으로 동작함을 실험을 통해 알 수 있었으며 측정 최대값이 +1.85V로 이론값인 +1.8V와 2.78%의 오차율을 보인다.③ 직류전원을 역으로 연결하고 동일한 실험을 하여 보여라. 차이점이 있다면 설명하라.A. 직류 전원을 역으로 연결하여 실험을 하면 구형파와 동일하게 최대값이 +4.8V가 나와야 하는데 측정값은 +4.74V로 ?1.25%의 오차율을 보였다.(4) 클램핑 회로(1)⑤ 오실로스코프 측정된 출력파형V _{O}를 그림 4-9에 기록한다. 2개 파형의 차이는 무엇인가?A. 오실로스코프로 측정한 최대, 최소값은 각각 +0.56V, -7.64V가 나왔는데 이는 이론값인 +0.7V, -7.3V와 각각 오차율 ?20%, 4.66%가 나왔다.⑥ 구형파 대신에 동일한 진폭과 주파수를 갖는 정현파로 실험하고, 발견한 차이점을 설명하라.A. 구형파 대신에 동일한 진폭과 주파수를 갖는 정현파로 실험하면 최대값과 최소값은 구형파와 동일하게 나오고 정현파를 갖는 파형이 나온다. 측정된 최대, 최소값은 +0.64V, -7.40V로 이론값인 +0.7V, -7.3V와 ?8.57%, 1.37%의 오차율을 나타낸다.(5) 클램핑 회로(2)⑤ 측정된 출력파형V _{O}을 그림 4-11에 기록한다. 2개 파형의 차이는 무엇인지 기술하라.A. 이론적으로 최대 +7.3V, 최소 ?0.7V가 나와야 하는데 실험을 하니 최대 +7.48V, 최소 ?0.64V가 나와 오차율이 각각 2.47%, -8.57%로 약간의 오차가 발생했다.⑥ 구형파 대신에 동일한 진폭과 주파수를 갖는 정현파로 실험하고, 발견한 차이점을 설명하라.A. 구형파 대신에 동일한 진폭과 주파수를 갖는 정현파로 실험할 경우 이 역시 측정된 전압의 최대값과 최소값은 구형파와 동일하게 나와야한다. 이론값은 최대 +7.3V, 최소 ?0.7V이고 측정값은 최대 +7.24V, 최소 ?0.72V로 오차율은 각각 ?0.82%, 2.86%로 나온다.(6) 직류 전원을 포함한 클램퍼⑤ 측정된 출력파형V _{O}을 그림 4-13에 기록한다. 이 2개 파형의 차이는 무엇인지 기술하라.A. 오실로스코프로 측정한 최대, 최소값은 각각 +2.09V, -6.11V가 나왔는데 이는 이론값인 +2.2V, -5.8V와 각각 오차율 ?5%, 5.34%가 나왔다.⑥ 구형파 대신에 동일한 진폭과 주파수를 갖는 정현파로 실험하고, 발견한 차이점을 설명하라.A. 구형파 대신에 정현파로 실험하면 이 또한 구형파와 최대, 최소값이 같은 클램핑 회로가 나타나게 된다. 따라서 오차율을 구해보면 이론값은 최대, 최소값이 각각+2.2V, -5.8V이고 측정값은 +2.17V, -5.79V이므로 ?1.36%, -0.17%가 나타난다.(7) 클램핑 회로에서 R의 효과⑦ 앞에서 실험하였던 100kΩ의 경우와 비교하여 파형과 수평감도의 어떤 차이점들이 발생하였고, 정상적인 클램퍼로 동작을 하였는지 설명하라.A. 10kΩ으로 실험했을 때 100kΩ으로 실험했을 때와는 다르게 출력파형이 살짝 기울어져서 나타나게 됐는데 그 이유는 저항이 1/10으로 줄어들게 되면서 시정수가 짧아지게 되면서 정상적인 클램퍼 파형으로 출력이 안 되게 된 것이다. 정상적인 클램핑 회로로 동작을 하려면 시정수는 주기에 비해 충분히 커야한다.⑧이제까지 실험한 회로들에서 이론값과 실제 오실로스코프로 측정한 값들 사이에는 어떤 변화들이 공통적으로 관찰되었는지 설명하라.

공학/기술| 2020.06.08| 2페이지| 1,000원| 조회(209)

전기전자기초실험, 클리핑, A+레포트

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결과 레포트 전자 3장 반파 및 전파 정류회로 평가A+최고예요

[전자회로] 3장. 반파 및 전파 정류회로 (결과 레포트)201520324조 문윤성1. 실험 결과표시값①2kΩ②2kΩ③2kΩ측정값1.990kΩ1.988kΩ1.987kΩ(1) 임계전압V _{Th1} =0.5795V ,V _{Th2} =0.5517VV _{Th3} =0.5805V ,V _{Th4} =0.5798V(2) 반파 정류(1)-V _{M} =4V, 1kHz 정현파공급 입력 및 출력전압파형(AC결합)수직감도: 2V 수평감도: 200us입력 및 출력전압파형(DC결합)수직감도: 2V 수평감도: 200us출력전압파형(DC결합 역방향)수직감도: 2V 수평감도: 200us(3) 반파 정류(2)반파정류기 출력전압파형(AC)수직감도: 2V 수평감도: 200us반파정류기 출력전압파형(DC)수직감도: 2V 수평감도: 200us⑤반파정류기 출력전압파형(AC역방향)수직감도: 2V 수평감도: 200us반파정류기 출력전압파형(DC역방향)수직감도: 2V 수평감도: 200us(5) 브리지 방식 전파정류-입력교류전압10V _{P-P}, 60Hz전파브리지정류기출력전압(AC)수직감도: 5V 수평감도: 5ms전파브리지정류기출력전압(DC)수직감도: 5V 수평감도: 5msD _{3} ,D _{4}→2kΩ수직감도: 5V 수평감도: 5msR _{3}제거수직감도: 5V 수평감도: 5ms2. 질문 및 답변(2) ⑤ AC입력만 표시한 그림 3-4와 DC도 표시하는 그림 3-5의 차이를 설명하라.A. DC 커플링은 AC와 DC 성분을 가지고 있는 시그널의 모든 전압을 나타낸다. 반면에 AC와 DC 성분을 가지고 있는 시그널의 DC 시그널 성분을 콘덴서를 이용해서 필터링 하는 것을 AC 커플링이라고 한다. 따라서 그래프 개형을 보면 AC커플링이 DC커플링에 비해 아래로 내려간 것을 확인할 수 있다.(순방향일 경우)⑥ 그림 3-5의 반파 정류 출력신호에서 DC값을 아래 공백에 계산한다.A.V _{dc} = {3.33} over {pi } =1.060V⑦ DMM의 DC 측정 기능을 사용하여V _{o}의 DC 값을 측정하고, 아래 식을 사용하여 측정값의 %오차를 구한다. 오차가 발생하는 이유를 설명하라.A. DMM으로V _{o}의 DC를 측정하니 1.12V가 나왔다. %오차를 구하면{1.27-1.12} over {1.27} TIMES 100=11.8% 로 나온다. 이렇게 오차가 발생한 원인에는 DMM의 내부저항이나 오실로스코프가 출력 신호를 내보내는 과정에서 생긴 오차 등이 있다.⑧ 그림 3-3의 다이오드를 역으로 연결하고, DC 결합으로 동작하는 오실로스코프의 출력파형을 그림 3-6에 그린다. 최대 및 최소 전압을 표시한다. 순방향의 경우와 어떤 차이가 발생하였는지 설명하라.A. 다이오드를 역으로 연결하고 출력파형을 관찰한 결과 다이오드 순방향일 때와는 그래프가 정반대로 나타나게 됐다. 그 이유는 다이오드가 순방향일 때는 입력전압이 +일 때 정상회로가 되고 입력전압이 -일 때는 개방회로처럼 돼서 그림 3-4, 3-5처럼 나왔고 다이오드가 역방향일 때는 정확히 반대가 되어서 그림 3-6처럼 나왔다.(3) ③ 다음 식 (3-4)를 사용하여 그림 3-9 파형의 DC값을 계산한다.A.V _{dc} = {Total`Area} over {2 pi } = {2V _{m} -(V _{TH} ) pi } over {2 pi } =0.923V④ DMM의 DC 기능으로 출력전압의 DC값을 측정하고, 순서 ③에서 측정한 DC값과 비교하여 어떤 차이가 발생하는지 이유를 설명하라.A. DMM으로 출력전압의 DC값을 측정한 결과 1.102V로 오실로스코프를 이용하여 값을 계산한 것과 19.39%의 오차를 보였다. 그 이유는 각 기기와 도선들의 내부저항, 유효숫자 등 여러 가지 원인을 예로 들 수 있다.⑤ 그림 3-8의 회로에서 다이오드의 위치와 방향이 바뀌면 어떤 현상이 발생하는지 설명하고, 실험으로 확인하라.A. 다이오드의 위치와 방향이 바뀌면 순방향일 때와 역방향일 때 그래프의 파형이 정확히 반대가 된다는 것을 실험을 통해서 보였다.(5) ① 그림 3-15의 전파브리지 정류기를 구성한다. 별도의 함수 발생기를 이용하여 입력신호의 최대값은V _{s} =10cos(120 pi t)V 로 한다. DMM을 AC에 두고 입력전압을 측정하여 기록한다.A.(측정치)Vrms=6.819V② 오실로스코프를 이용하여 입력신호의 주파수와 전압의 최대 및 첨두치를 다음에 기록하라.A. (측정 주파수) = 60.036Hz , (측정치) Vpeak-to-peak = 19.9V , (측정치)V _{peak} =9.8V④ 오실로스코프의 결합을 DC 결합으로 설정한 후V _{o}의 파형을 그림 3-17에 그린다. 출력전압 파형의 최대 및 최소치를 표시한다. 순서 ③의 파형과 비교한다. 어떤 차이가 있는지 설명하라.A. AC커플링이 DC 신호 성분을 콘덴서를 통해 필터링하는 것 이므로 DC커플링에 비해 아래로 내려간 것을 확인할 수 있다.⑤ 그림 3-17의 전파 정류된 파형의 DC값을 측정한다. 이론값과 측정값의 %오차를 계산한다.(측정치)V _{dc} =5.411V,`(이론값)V _{dc} =5.21V, (%오차)= 3.86%⑪ 실제파형의 DC 값을 계산한다. 이론값과 측정값의 %오차를 구한다.

공학/기술| 2020.06.08| 3페이지| 1,000원| 조회(226)

전기전자기초실험, A+레포트, 전파 정류회로

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결과 레포트 디회 1장 디지털 회로의 동작과 Schmitt Trigger

[디지털회로] 1장. 디지털 회로의 동작과 Schmitt Trigger (결과 레포트)201520324조 문윤성1. 실험 결과(1) 동작 전압측정TTLV _{IH} : 1.85VV _{OH} : 2.73VV _{Noise`High} : 0.88VV _{IL} : 0.96VV _{OL} : 0.2VV _{Noise`Low} : 0.76VCMOSV _{IH} : 3.54VV _{OH} : 4.8VV _{Noise`High} : 1.26VV _{IL} : 2.49VV _{OL} : 0.2VV _{Noise`Low} : 2.29V표 22-1 게이트 동작전압(수직감도 : 입력 2V, 출력 5V, 수평감도 : 100us)(수직감도 : 입력 2V, 출력 5V, 수평감도 : 100us)(수직감도 : 입력 2V, 출력 5V, 수평감도 : 100us)(수직감도 : 입력 2V, 출력 5V, 수평감도 : 100us)(2) Gate 지연시간 시간측정시간 종류InverterTTLCMOS상승시간11.6ns12ns하강시간6.7ns10.2nst _{PHL}3.4ns3.4nst _{PLH}19.2ns4.4ns표 22-3 Inverter의 동작시간(수직감도 : 입력 2V, 출력 2V, 수평감도 : 10ns)(수직감도 : 입력 2V, 출력 2V, 수평감도 : 5ns)(수직감도 : 입력 2V, 출력 2V, 수평감도 : 5ns)(수직감도 : 입력 2V, 출력 2V, 수평감도 : 5ns)Gate 시간CMOS 지연시간0에서 1로1에서 0으로입력과 처음 CH25.5ns7.1ns입력과 두 번째 CH220.5ns11.4ns입력과 세 번째 CH225.8ns12.3ns표 22-4 Gate들의 지연시간(수직감도 : 입력 2V, 출력 2V, 수평감도 : 200us)(수직감도 : 입력 2V, 출력 2V, 수평감도 : 200us)(수직감도 : 입력 2V, 출력 2V, 수평감도 : 200us)2. 질문 및 답변① 그림 22-8의 회로에서 어느 한 Inverter의t _{PHL}과t _{PLH}을 관찰하여 표 22-3에 주어진 값들을 기록한다. 주파수는 임의로 설정하는데 낮은 주파수부터 높은 주파수까지 동작시켜 관찰한다. 주파수 변화에 따라 어떤 현상이 관찰되었다면 설명하라. 필요하면 아래 주어진 참고용 그림에 파형을 기록하라.A. 그림 22-8의 회로를 TTL과 CMOS로 각각 꾸민 후 주파수 1kHz를 넣어 오실로스코프로 Inverter의 동작시간을 측정한 결과 TTL과 CMOS의 상승시간, 하강시간,t _{PHL}은 비슷한 결과를 얻을 수 있었고t _{PLH}는 다소 큰?(15ns 정도의) 차이를 보였는데 가장 큰 이유가 파형을 크게 확대해서 커서를 이용해 어림잡아 50%의 구간에서 값을 구하다보니 큰 차이가 보인 것 같다.3. 실험 고찰이번 실험은 TTL과 CMOS의 동작전압과 Gate 지연시간 시간측정을 측정하고 오실로스코프로 파형을 관찰하는 실험이었다. 먼저 Gate 지연시간 시간측정을 했는데7404 TTL NOT Gate를 breadboard에 회로 내부를 봤을 때 인버터끼리 연결이 안 되어 있는 부분을 점프선을 이용해서 연결하고 오실로스코프로 최대 5V, 오프셋 2.5V, 주파수 1kHz의 구형파를 넣어주고 회로와 연결해 그림 22-8과 같은 회로를 만들었다. 그리고나서 첫 번째 인버터의 지연시간을 측정하여 표 22-3에 상승시간, 하강시간,t _{PLH}(상승지연시간),t _{PHL}(하강지연시간)을 기록하였다. 상승시간은 신호입력의 전압이 10%에서 90%까지 상승하는 시간이고 하강시간은 신호입력의 전압이 90%에서 10%까지 하강하는 시간,t _{PHL}은 입력과 출력의 전압변화가 50%를 기준으로 출력이 1에서 0으로 변할 때를 말하고t _{PLH}는 0에서 1로 변할 때를 말한다. 그리하여 TTL과 CMOS를 측정한 결과 TTL은 상승시간이 11.6ns, 하강시간이 6.7ns,t _{PHL}이 3.4ns,t _{PLH}이 19.2ns가 나왔고 CMOS는 상승시간이 12ns, 하강시간이 10.2ns,t _{PHL}이 3.4ns,t _{PLH}이 4.4ns가 나왔다. 다음으로 CMOS만을 이용하여 인버터 개수가 늘어날 때 지연시간이 어떻게 나타나는지 실험하였다. 그림 22-8에 나온대로 입력과 처음 CH2, 입력과 두 번째 CH2, 입력과 세 번째 CH2를 측정한 결과 0에서 1일 때 각각 5.5ns, 20.5ns, 25.8ns가 나왔고 1에서 0일 때 각각 7.1ns, 11.4ns, 12.3ns로 인버터의 개수가 늘어날수록 지연시간이 늘어나는 것을 관찰할 수 있었다. 이론적으로 인버터의 개수 배(곱)만큼 지연시간이 비례하여 증가해야 하지만 오실로스코프로 지연시간을 측정한 값이 위 측정결과와 같이 나타난 이유는 지연시간은 50%를 기준으로 출력이 변할 때를 측정하는 것인데 우리가 정확한 50%구간을 커서로 보는 게 아니라 눈대중으로 측정한 것이기 때문에 오차가 생겼다. 이외에도 CMOS 소자, 오실로스코프의 내부저항 등의 이유 때문에 인버터의 개수가 늘어날수록 지연시간이 증가하는 경향을 보였지만 비례하여 증가하지는 않았다. 또한 지연시간이 발생한 이유에 대해서 생각하면 우리가 정보를 입력해주고 입력해준 정보를 출력해서 눈으로 보기까지(오실로스코프로 측정해서 보기까지) 매우 짧은 시간이라도 시간이 필요하다. 이 때 걸리는 시간을 지연시간이라고 할 수 있으며 그 크기는 보통 ns(나노 초)단위다.마지막으로 TTL과 CMOS의 동작 전압을 측정하고 Noise margin을 구하는 실험을 했다. Noise Margin은 출력과 입력 사이에 있는 식별 전압의 값 차이를 말하며, 입력 신호에 어느 정도의 잡음(noise)이 있을 때도 신호를 식별할 수 있게 해주는 것을 말한다. CMOS 회로를 먼저 그림 22-6과 같이 꾸리고 가변저항을 변화시켜가며V _{IH},V _{OH},V _{IL},V _{OL}를 오실로스코프로 측정하고 그 값을 표 22-1에 기록하였다. 그리고 이와 동일한 방법으로 CMOS 대신에 TTL로 바꿔 측정한 값을 표 22-1에 기록하였다. 측정된 값들을 이용해 각각의

공학/기술| 2020.06.08| 3페이지| 1,000원| 조회(156)

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결과 레포트 8장 커패시터의 용량과 RC회로의 시정수 평가A+최고예요

[회로] 8장. 커패시터 용량과 RC 회로의 시정수 (결과 레포트)201520324조 문윤성커패시터1uF10uF20uF1uFPVER 10uFPVER 20uF1uF+10uF+20uF측정값0.904uF10.330uF20.564uF31.817uF0.876uF저항1kΩ1MΩ0.001uF측정값0.987kΩ1.02MΩ0.00104uF시정수 배수커패시터에 걸리는 전압,V _{c}R=1kΩ, C=(1PVER 10 PVER 20)μF이론이론값측정값%오차1tau 0.87ms1.84V1.656V-9.95%2tau 1.74ms0.68V0.691V2.07%3tau 2.61ms0.25V0.209V-16.06%4tau 3.48ms0.10V0.129V40.22%5tau 4.35ms0.03V0.048V41.18%1. 실험 결과표 8-2 저항 및 커패시턴스 측정값(LCR측정 가능할 경우)시정수배수커패시터에 걸리는 전압,V _{c}R=1kΩ, C=1uF이론이론값측정값%오차1tau 1ms1.84V1.737V-5.55%2tau 2ms0.68V0.691V2.07%3tau 3ms0.25V0.209V-16.06%4tau 4ms0.10V0.129V40.22%5tau 5ms0.03V0.048V41.18%시정수배수커패시터에 걸리는 전압,V _{c}R=1kΩ, C=0.001uF이론이론값측정값%오차1tau 1μs1.84V1.187V-1.20%2tau 2μs0.68V0.691V2.07%3tau 3μs0.25V0.289V16.07%4tau 4μs0.10V0.129V40.22%5tau 5μs0.03V0.048V41.18%표 8-3 시정수의 이론값과 측정값시정수 배수커패시터에 걸리는 전압,V _{c}R=1kΩ, C=(1+10+20)μF이론이론값측정값%오차1tau 31ms1.841.316-28.44%2tau 62ms0.680.489-27.78%3tau 93ms0.250.179-28.11%4tau 124ms0.100.12940.22%5tau 155ms0.030.04841.18%표 8-4 시정수 이론값과 측정값방전시간커패시터에 걸리는 전압(V)시정수배수1차2차3차평균값계산값%오차1tau 6.587.006.816.809.16-7.58%2tau 2.742.732.562.6818.32-1.00%3tau 1.101.121.091.1027.4710.44%4tau 0.450.440.420.4436.6320.22%5tau 0.190.180.180.1845.7933.33%표 8-5 커패시터의 방전시간 측정값방전시간커패시터에 걸리는 전압(V)시정수배수1차2차3차평균값계산값%오차1tau 13.5912.5712.6512.949.162.37%2tau 17.0117.1817.0117.0718.32-1.27%3tau 18.6518.6418.5118.627.47-2.11%4tau 19.2219.3019.0819.236.63-2.19%5tau 19.5019.5119.3419.4545.79-2.11%표 8-5 커패시터의 충전시간 측정값2. 질문 및 답변? 주어진 1uF, 10uF, 20uF를 LCR 측정기를 이용하여 측정한 후 표 8-2에 기록하고, 또한 모두 직렬 및 병렬로 연결하여 측정한 값을 기록한다. 직렬 및 병렬로 연결한 커패시터의 용량이 이론에 따라 증가 또는 감소하는가?A. 그렇다. 이론과 같이 커패시터의 커패시턴스를 측정했을 때 직렬로 연결했을 때는 감소, 병렬로 연결했을 때는 증가하는 값을 보였다.? 오실로스코프의 CH1의 측정선을 5V 신호발생기 출력에, CH2의 측정선을 커패시터의 +에 연결하고, 접지는 회로의 아래쪽에 연결한 후 두 개의 파형을 관찰하여 그림 8-6에 그린다. 이 그림을 참고로 표 8-3에 시정수의 배수가 되는 값들에 전압값을 기록한다. 이론에서 얻은 값들과 비교한 후에 오차를 계산하고 그 차이의 원인을 기술하라.A. R=1kΩ, C=1uF 일 때 시정수는 1ms이고 주파수는100Hz가 된다. 이 때 측정값은 1tau 부터 5tau 까지 각각 1.737V, 0.691V, 0.209V, 0.129V, 0.048V 가 나온다. 오차율은 ?5.55% ~ 41.18% 까지 꽤나 크고 다양하게 나왔는데 그 원인을 보면 우선 프로브를 사용했는데 우리 말고 다른 사람들도 실험을 하고 또 프로브를 사용하는데 미숙하다보니 조금 험하게 다뤄 선 내부에 이상이 있어 오차가 났을 수 있고 오실로스코프로 파형을 측정하여 각 시정수마다 전압을 측정하는데 노이즈가 많이 발생하여 파형을 Run/Stop로 잡아두고 값을 읽었다. 그래서 우리가 본 시정수에서 큰 노이즈가 있었음에도 파형이 잡혀있어 그대로 읽어 오차가 크게 나타났다고 볼 수 있다.? 그림 8-5에서 커패시터를 0.001uF 로 변경하고, 5tau 이상의 주파수를 아래의 빈 공간에 다시 계산하여 위와 동일하게 실험한다. 측정값들을 표 8-3에 기록하고, 두 경우에 어떤 차이가 발생하였는지 설명하라.A.f= {1} over {T} = {1} over {10 tau } = {1} over {10 TIMES 10 ^{-6}} =100kHz로 주파수를 구할 수 있다. 그리고 실험 결과 R=1kΩ, C=1uF 일 때와 시정수마다 매우 유사한 측정값을 얻을 수 있었는데 이론상으론 시정수마다 전압값이 둘 다 같아야하지만 측정값에 오차가 생긴 이유는 커패시터마다 있는 저항이 다른 것도 있고 오실로스코프로 값을 읽을 때의 오차 때문이기도 하다.? 표 8-4에 주어진 것과 같이 커패시터를 모두 직렬로 연결하고, 새롭게 계산한 주파수를 이용하여 앞과 같이 동일하게 실험한다. 측정값들을 표 8-4의 직렬 칸에 기록한다. 커패시터의 용량이 얼마만큼 증가 또는 감소하였는지 설명하라.A. 커패시터를 직렬로 연결할 경우 커패시턴스는 저항과 반대로 병렬로 연결된 것처럼 구한다. 따라서 1, 10, 20μF의 커패시터가 직렬로 연결되어 있을 때의 커패시턴스는 0.8696μF으로 감소하였다. 그래서 주파수는f= {1} over {T} = {1} over {10 tau } = {1} over {10 TIMES 0.87 TIMES 10 ^{-3}} =114.94Hz 로 구할 수 있다.실험 결과 앞의 실험과 비슷하게 측정값을 얻을 수 있었지만 오차가 앞의 실험들보다 커지게 되었는데 그 이유는 커패시터를 모두 직렬로 연결하면서 많은 커패시터가 연결됨으로 인해 오차가 쌓여 더 큰 오차를 얻었다.? 이번에는 커패시터를 모두 병렬로 연결하고, 새롭게 계산한 주파수를 이용하여 앞과 같이 동일하게 실험한다. 측정값들을 표 8-4의 병렬 칸에 기록하고, 직렬로 연결한 경우와 병렬로 연결한 경우에 커패시터의 용량이 어떻게 변하였는지 기술하라.A. 커패시터를 모두 병렬로 연결하면 커패시턴스는 저항에서 직렬로 연결한 것과 같이 구하면 되므로 1, 10, 20μF의 커패시터가 병렬로 연결되어 있으면 31μF이 된다. 따라서 주파수는f= {1} over {T} = {1} over {10 tau } = {1} over {10 TIMES 31 TIMES 10 ^{-3}} =3.226Hz가 된다.또한 이 실험 역시 앞의 실험과 크게 다르지 않게 전압의 측정값이 나타났다. 이는 각 시정수에서 구한 이론값과 오차가 조금 있을 뿐, 제대로 실험했다고 할 수 있다.그리고 커패시터의 용량을 봐서 커패시터는 저항과 반대로 직렬로 연결하면 용량이 줄어들고 병렬로 연결하면 용량이 늘어나는 것을 확인할 수 있다.⑨⑩⑪ 전압계를 이용하여 전원의 전압을 측정하여V _{s}, 1MΩ의 저항을 지난 단자와 접지 사이의 전압을V _{L}, 이를 이용하여 구한 저항R _{전압계}를 기록한다.A.V _{s}=20.03V,V _{L}=18.23V,R _{전압계}=10.13MΩ이 나온다.? 그림 8-5의 회로에서 R과 C 위치를 바뀌어 실험한다면 어떤 파형이 출력되는지 아래 빈 공간에 그리고, 그러한 파형이 나타나는 이유를 설명하라.A. R과 C 위치를 바꿔서 실험하면 결과는 파형이 원래 회로의 반대가 될 것이다. 이러한 파형이 얻어지는 이유는 스위치가 다 닫혀있을 때 커패시터가 전류를 저장하고, 스위치2가 열리면 전압계에 극성의 반대 방향으로 방출을 하므로 RC일 때와 반대로 나타나기 때문이다.3. 실험 고찰이번 실험은 커패시터의 시정수와 시정수에 따른 전압값을 알아보는 실험이었다. 구형파 입력한 회로에서의 오차율은 -5.55%~41.18% 사이였다. 오차율이 생긴 이유는 커패시터 내부저항이 1uF과 10uF에서 이론과 다르게 내부저항이 크기 때문이었다. 이론값은 내부저항을 0으로 생각하였기 때문에 그 차는 클 수밖에 없었다. 커패시터를 병렬연결 시 저항과 인덕터와 달리 20uF을 만들기 위해 10uF 두 개를 직렬이 아닌 병렬로 해야 했다. 이때 결과의 오차율이 점점 커지는 것을 볼 수 있다. 오실로스코프로 측정했을 때 그래프에서 전압값을 읽기 위해 Run/Stop을 누른 후 그래프를 확대해서 전압 측정값을 확인했다. 그 후 전원을 DC전원으로 바꾼 후 스위치를 통해 충·방전을 구현하고 커패시터의 충·방전 시간에 따른 커패시터 전압값을 측정해 봤다. 이때 1MΩ의 큰 저항을 사용하는 데 이때 DMM의 저항이 10MΩ으로 측정되어 너무 작은 저항을 사용하면 큰 저항에 비해 무시할 수 있기 때문이다. 방전 회로에서의 시정수가 10s였고 시간마다 커패시터에 걸리는 전압을 측정했을 때엔 비슷했다. 충전 시간을 측정할 때엔 DMM를 직렬로 연결하여 DMM에 걸리는 전압을 총 걸리는 전압을 빼서 커패시터 전압을 측정하였다. 그 이유는 커패시터 전압을 직접적으로 잴 수 없어 전압계의 저항에 걸리는 전압을 측정하여 전체 전압에서 전압계에 걸리는 전압을 빼서 커패시터 전압을 구하기 위함이었다.

공학/기술| 2020.06.08| 2페이지| 1,000원| 조회(195)

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결과 레포트 9장 인덕턴스 용량과 RL 회로의 시정수 평가A좋아요

[회로] 9장. 인덕턴스 용량과 RL 회로의 시정수 (결과 레포트)201520324조 문윤성1. 실험 결과인덕터 및 저항값측정값10mH용량9.704mH저항27.920Ω20mH용량19.937mH저항54.481Ω100mH용량106.6mH저항146.06Ω10∥20∥100 (병렬)용량6.15mH저항16.39Ω10+20+100 (직렬)용량136.241mH저항228.461Ω1kΩ1kΩ0.9982Ω표 9-1 저항 및 인덕턴스 측정값시정수 배수R=1kΩ, L=100mH저항에 걸리는 전압,V _{R}이론측정이론값측정값% 오차1т0.1ms1.841.36725.71%2т0.2ms0.680.42237.94%3т0.3ms0.250.14143.6%4т0.4ms0.090.06033.33%5т0.5ms0.030.02033.33%시정수 배수R=1kΩ, L=10mH저항에 걸리는 전압,V _{R}이론측정이론값측정값%오차1т0.01ms1.841.45021.20%2т0.02ms0.680.48528.68%3т0.03ms0.250.16334.8%4т0.04ms0.090.0837.78%5т0.05ms0.030.02226.67%시정수 배수R=1kΩ, 모든 L을 병렬연결저항에 걸리는 전압,V _{R}이론값측정값%오차1т1.841.8131.47%2т0.680.687-1.03%3т0.250.285-14%4т0.090.125-38.89%5т0.030.044-46.67%표 9-2 시정수 이론값과 측정값시정수 배수R=1kΩ, 모든 L을 직렬연결저항에 걸리는 전압,V _{R}이론값측정값%오차1т1.841.25132.01%2т0.680.44734.26%3т0.250.12550%4т0.090.04550%5т0.030.035-16.67%표 9-3 인덕터 병렬과 직렬 연결의 경우2. 질문 및 답변② 주어진 부품들을 LCR 측정기를 이용하여 각각 측정하여 표 9-1에 기록하고, 또한 모두 직렬 및 병렬로 연결하여 측정한 값을 표 9-1에 기록한다. 직렬과 병렬로 연결한 인덕터의 인덕턴스 값들이 이론과 같이 증가 또는 감소하는지 설명하라.A. 이론적으로 인덕터를 병렬로 연결했을 때는 6.25mH, 직렬로 연결했을 때는 130mH가 나오고 실제로 측정했을 때는 병렬일 때 6.15mH, 직렬일 때는 136.241mH가 나오게 되는 것을 보면 이론과 같이 증가하는 것을 볼 수 있다.③ 오실로스코프의 CH1 측정선(Prove)을 5V 신호발생기 출력에 연결하고 CH2 측정선을 인덕터와 저항 사이에 연결한다. 그리고 접지는 회로의 아래쪽에 공통으로 연결한다. 두 개의 파형을 관찰하여 그림 9-5에 그린다. 이 그림을 참고로 표 9-2에 시정수의 배수가 되는 값들에 전압값을 기록한다. 이론에서 얻은 값들과 비교한 후에 오차를 계산하고 그 원인을 기술하라.A. 이론적으로 1tau , 2tau , 3tau , 4tau , 5tau 일 때 1.84, 0.68, 0.25, 0.09, 0.03V가 나오고 직접 측정했을 때 1.367, 0.422, 0.141, 0.060, 0.020V로 오차가 25% ~ 43.6%로 큰 오차가 발생했다. 오차의 원인을 살펴보면 먼저 소자들과 측정기기의 내부저항이 있고, 인덕터를 측정할 때, 인덕터가 저장을 해버려서 값이 계속 바뀌기 때문이다. 또한 오실로스코프의 내부저항과 프로브 전선의 저항, 축을 이동하여 정확한 지점에 찍지 못했을 수도 있기 때문이라고 생각한다.⑥ 그림 9-4에서 인덕터를 10mH로 변경하고, 주파수를 아래 공간에 다시 계산하여 위와 동일하게 실험한다. 측정값들을 표 9-2의 10mH 칸에 기록하고, 이 두 경우에 어떤 차이가 발생했는지 설명하라.A. 10mH일 때 1.450, 0.485, 0.163, 0.083, 0.022V 가 나오는데 100mH일 때의 값과 비교해보면 큰 차이가 없지만 조금의 차이를 보이는데 이로써 10mH일 때와 100mH일 때 각tau 에서 구한 전압값이 같다고 볼 수 있는데 각 인덕터에서의 내부저항, 또한 측정할 때 유효숫자를 읽을 때의 오차, 오실로스코프가 계속 파형을 찍어내기 때문에 그 변화에 따른 값의 오차 등을 고려해보면 같다고 볼 수 있다.⑦ 그림 9-4와 같은 모양의 회로에서 주어진 모든 인덕터를 병렬로 연결하여 실험하고 표 9-3의 병렬칸에 기록한다.A. 모든 인덕터를 병렬로 연결했을 때 6.15mH인데 이 때 각tau 에서 전압은 1.813, 0.687, 0.285, 0.125, 0.044V로 오차율이 -46% ~ 1%로 다양하게 나타났다.⑧그림 9-4와 같은 모양의 회로에서 주어진 모든 인덕터를 직렬로 연결하여 실험하고 표 9-3의 직렬칸에 기록한다. 병렬에 비하여 인덕턴스가 얼마나 차이가 발생하였고, 오차의 발생 원인을 설명하라.A. 인덕터를 병렬로 연결했을 때는 측정값은 6.15mH이고 직렬로 연결했을 때는 136.241mH가 나온다. 이론적으로는 병렬로는 6.25mH, 직렬로는 130mH가 나온다. 이와 같은 오차가 발생한 이유는 이상적인 인덕터와는 다르게 실제 인덕터에는 내부 저항이 있고 측정기를 이용하여 인덕터를 측정할 때 일정 수 이하의 유효숫자를 무시한 것 등의 이유로 저런 오차가 발생했다.⑪ RC 실험에서는 커패시터의 양단 전압을 측정하였다. 그러나 RL 실험에서는 L 양단의 전압을 측정하지 않고 R의 전압을 측정하였다. 만약 L의 전압을 측정한다면 어떤 파형의 전압을 볼 수 있을지 예측 파형을 그리고, 실험으로 확인해 본다.A.R=1kΩ, L=100mH 일 때 측정R=1kΩ, L=10mH 일 때 측정R=1kΩ, L=6.25mH 일 때 측정R=1kΩ, L=130mH 일 때 측정3. 실험 고찰1)이번 실험은 '인덕턴스 용량과 RL 회로의 시정수'실험이었는데 먼저 오실로스코프 사용법을 익힌 후, 인덕터의 용량을 측정하고 저항을 측정하고 본 실험에 돌입했다.우선 시정수를 측정하려 했는데 시정수는 측정이 잘 안되어 측정하지 못했고 인덕터 10mH, 100mH, 병렬 6.25mH, 직렬 130mH 일 때 각각 주파수를 설정해주고,tau 마다 전압을 측정하여 기록했다. 오차를 보면 1% ~ 50%까지 매우 다양한 오차를 보였다. 이러한 큰 오차가 발생하는 이유는 여러 가지 요인들이 복합적으로 겹쳐져서 그런 것인데 우선 우리가 실험에 사용한 인덕터가 이상적인 인덕터가 아니므로 내부저항이 존재한다. 그 저항은 인덕터 용량이 커질수록 저항이 커짐을 보였는데 이 때문에 오차가 발생했다고 생각할 수 있다. 또한 인덕터의 용량이 이론값과 정확히 일치하지 않을뿐더러 이런 인덕터들을 직, 병렬연결 하는 과정이 오차가 더 크게 발생하는 원인이 된다. 그리고 프로브의 내부저항, 도선의 내부저항, 오실로스코프가 파형을 보내줄 때 발생되는 노이즈 등 오차를 크게 만드는 요소가 많은 실험이었다.

공학/기술| 2020.06.08| 2페이지| 1,000원| 조회(490)

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