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물리실험Ⅱ(이학전자실험) 결과보고서 Voltage divider Voltage adder 평가A좋아요

물리실험Ⅱ(이학전자실험) 결과보고서Voltage dividerVoltage adder1. 실험목적① Waveform generator, oscilloscope, multi-meter, 전원 공급기와 bread board의 사 용법을 익힌다.② Voltage divider과 Voltage adder을 이해한다.③ 저항 값 읽는 방법을 익힌다.④ 전류와 전압의 측정 방법을 이해한다.2. 실험이론그림 1 Bread board의 모습 ● Bread board: 회로의 개발 또는 원형판을 위하여 사용하는 기 판으로, 그 틀을 한번 쓰고 버리지 않고 여러번 사용 하는 실험용 전기 회로판이다. 세로열(빨간 타원 부분) 은 전원 공급장치에서 나오는 전원을 연결하는 부분이 다. 이 부분의 빨간색에는 (+)극, 파란색에는 (-)극을 연결한다. 가로열 부분(파란색 사각형 부분)에는 회로의 부품을 꽂고 선을 연결하는 부분이다. 이 부분은 가로열로 연결되어 있다.이러한 특징을 이용하여 회로를 직접 설치해 볼 수 있다. 그림 2의 회로도를 살펴보면 두 개의 저항이 직 렬로 연결되어 있음을 확인할 수 있다. 이를 Bread board에 옮겨 설치한다면, 그림 3과같은 모양을 띌 것 이다.그림2 회로도그림 3 설치된 회로도● 직류(DC)와 교류(AC): 직류는 전류의 값이 시간이 지나도 변하지 않고 일정한 상수값을 가지는 전류를 말 한다. 전류의 흐름을 만드는 전원이 항상 같은 극을 유지하기 때문에 흐름의 방향이 일정 하다. 이와 반대로 교류는 시간의 경과와 함께 규칙적으로 일정한 주기를 가지고 그 크기 와 방향을 바꾸는 전류를 말한다. 교반전류라고도 하며, AC로 표시한다. 교류의 1회 파형 변화를 1사이클이라 하고, 1사이클을 완료하는데 필요한 시간을 주기라 한다. 또 1초간에 반복되는 사이클 수를 주파수라고 하고, 이는 헤르쯔(㎐)로 표기한다.● 임피던스: 임피던스는 교류회로의 전압과 전류의 비를 뜻한다. 이는 곧 전기회로에 교류를 흘렸 을 경우에 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타보존을 의미한다. 제 2법칙을 사용할 때에는 먼저 회로 의 방향을 정하고, 그 방향으로 돌아가면서 기전력 E나 전합강하 IR의 부호를 정한다. 즉, 전류의 방향이 정해진 방향과 같을 때는 (+), 반대일 때는 (-)가 된다.3. 실험기구 및 재료Waveform generator, oscilloscope, multi-meter, 전원공급기, 47㎊·100㎋·1㎌ 콘덴서,1㏁·10㏁·100㏁ 저항, bread board그림5 실험1 회로도4. 실험방법[실험1] Voltage divider (DC)① 그림 5와 같이 회로를 구성한다.② A점에서의 전압을 multi-meter로 측정한다.③ 두 저항중 하나의 저항값을 바꾸어 1:10 divider 회로를구성한다.그림6 실험2 회로도 ④ 구성한 1:10 divider 회로에 흐르는 전류를 측정한다.[실험2] Voltage divider (AC)① 그림 6과 같이 회로를 구성한다.② 교류 전원으로 회로에 10㎑, 5V Vp-p sine 파형을 가한 다.③ Oscilloscope를 사용하여 A점의 Vp-p 값을 구한다.그림7 실험3 회로도[실험3] Voltage adder (AC+DC)① 그림 7과 같이 회로를 구성한다.② 교류 전원으로 회로에 10㎑, 5V Vp-p sine 파형을가한다.③ Oscilloscope를 사용하여 A점의 Vp-p 값을 구한다.④ 파형의 모양을 그린다.그림8 실험4 회로도 [실험4] Voltage Divider using capacitor① 그림 8과 같이 회로를 구성한다.② 교류 전원으로 회로에 100㎑, 5V Vp-p sine 파형을 가한다.③ Oscilloscope를 사용하여 두점의 Vp-p 값을 구한다.④ 파형의 모양을 그린다.⑤ C2를 100㎋으로 바꾸고 위 과정을 반복한다.⑥ C1과 C2를 47㎊으로 바꾸고 위 과정을 반복한다.그림9 실험5 회로도 [실험5] Input impedance① 그림 9와 같은 회로를 구성한다.② A 점에서의 전압을 multi-meter을 이용하여 측정한다.③된 전압도 100:1이어야한다. 이론적으로는 5V의 0.01배인 50㎷정도가 나와야하지만 실제로는 60㎷가 나왔다.[실험3] Voltage adder (AC: 10㎑, 5V / DC: 10V)(1) DC on① R1=100㏀ (98.2㏀), R2=1㏀ (0.927㏀), R3=100㏀ (98.2㏀)측정값 (㎷)이론값 (㎷)오차율 (%)A점에서의V _{p-p}6049205858평균59(1) DC off① R1=100㏀ (98.2㏀), R2=1㏀ (0.927㏀), R3=100㏀ (98.2㏀)측정값 (㎷)이론값 (㎷)오차율 (%)A점에서의V _{p-p}6049226258평균60DC를 on시키고 off 시키면서 우리가 측정한 값은V _{p-p}값이었다.V _{p-p}는 Oscilloscope의 패널 화면에 나오는 사인 함수의 최댓값과 최솟값 사이의 간격이다. [실험3]에서의 회로는 DC와 AC전원을 동시에 연결하였는데 AC는 시간에 따라 주기적으로 변하고 DC는 시간에 관계없이 일정한 값을 가진다. 수학적으로 표현하면 이럴 경우 전체 전원의 값은y=a`sin omega t+b라고 볼 수 있고 이때 상수항이 바로 DC를 의미한다. 상수항은 함수를 위아래로 평행이동을 시킬 뿐 최댓값과 최솟값의 간격에는 영향을 주지 않으므로V _{p-p}를 구할 때 DC가 없다고 생각하고 풀어도 무방하다. 따라서 과 같이 치환 가능하다.저항의 병렬연결 규칙에 의해 병렬연결 된 저항들의 총 합은 0.990㏀이 된다. 병렬연결 된 저항들은 모두 같은 전압 값을 가지고 있으므로 R3에 걸리는 전압V _{p-p}는 다음과 같다.V _{p-p} = {0.990k OMEGA } over {0.990k OMEGA +100k OMEGA } TIMES 5V##`````````````````` image 49mVV _{p-p}값은 앞에서도 얘기했다시피 DC에 영향을 받지 않으므로 DC를 off시키나 on시키나 동일한 값을 가진다.그렇다면 이 회로에서 DC는 어떤 역할을 하는가. DC에서 발생시키는 전압은 회capacitor (100㎑, 5V)(1) 2점에서의V _{p-p}값 구하기측정값 (V)이론값 (V)오차율 (%)2점에서의V _{p-p}0.2672.5890.2570.259평균0.261capacity의 회로분석을 위해서는 먼저 저항 회로로 치환을 한다. capacity를 연결하면 capacity가 마치 저항인 것처럼 회로의 전체전류에 영향을 준다. 리액턴스 공식을 이용하면 capacity를 저항으로 치환가능하다. C1의 리액턴스를 X1, C2의 리액턴스를 X2라고 하면 그 값은 다음과 같다.X _{1} =X _{2} = {`1} over {2 pi TIMES 10 ^{5} Hz TIMES 10 ^{-6} F} =1.591 OMEGA 구한 리액턴스 X1, X2값을 이용해 의 연결을 저항 연결로 치환하면 과 같다.여기서부터는 저항연결과 같이 회로를 분석하면 된다.(2) input capacitance가 회로에 주는 영향① C1=1㎌ (0.993㎌), C2=10㎋ (11.68㎋)측정값 (V)이론값 (V)오차율 (%)2점에서의V _{p-p}4.4004.950114.4004.400평균4.400오실로스코프 안에는 input capacitance가 존재한다. 따라서 input capacitance가 회로에 주는 영향을 계산 해보자. 오실로스코프 내부에 있는 capacity를 저항으로 치환해서 회로로 표현하면 다음과 같다.X3가 오실로스코프의 리액턴스이다. 오실로스코프의 input capacitance는 이론적으로 11㎊이다. capacity의 리액턴스는X _{c} =1/2 pi fC이므로 X3는 145㏀이다. 병렬연결의 전체 저항은 158.9Ω이다. 따라서 X2에 걸리는 전압은V _{2} = {158.9 OMEGA } over {158.9 OMEGA +1.591 OMEGA } TIMES 5V=4.950V이다. 이 값은 input capacitance를 고려하지 않고 구한 전압과 같은 값이다.② C1=47㎊ (44㎊), C2=47㎊ (44㎊)측정값 (V)이론값 (V)오차율 50이 경우 R1과 R2가 같은 값이고 직렬로 연결되어있으므로 전압이 1:1로 배분되어야하는데 측정값이 3.450V로 오차율이 31%나 나왔다. 이 회로에서는 input impedance 10㏁과 같은 값들의 저항들을 연결했으므로 input impedance가 오차율에 영향을 주었을 가능성이 존재한다. 따라서 input impedance를 포함시켜서 다시 한 번 A점에서의 전압을 계산해보자. (원래는 (1)에서 측정값들을 통해 구한 input impedance로 구해야하지만 이 값이 이론값과 너무 큰 차이를 보이므로 이론값을 이용했다.)이 때의 회로는 위에 같이 되므로 계산하면 3.333V가 나온다. 측정값과 비교해봤을 때 오차율이 고작 4%밖에 되지 않는다.② R1=10㏁ (10.41㏁), R2=100㏀ (98.2㏀)측정값 (V)이론값 (V)오차율 (%)A점에서의 전압0.9010.0998100.9010.901평균0.901이 경우에도 측정값과 이론값의 차이가 810%나 되는 것을 볼 때 input impedance의 영향을 배제할 수 없다. (2)-③에서와 같이 A점에서의 전압을 다시 계산해본다면 전압은 0.901V가 나와 측정값과 같은 결과가 나온다.③ R1=10㏁ (10.41㏁), R2=1㏁ (0.992㏁)측정값 (V)이론값 (V)오차율 (%)A점에서의 전압0.8330.90990.8280.831평균0.831이 경우는 앞의 경우와 비교해봤을 때 오차율이 비교적 적게 나왔으나 input impedance를 포함시켜 A점에서의 전압을 다시 계산해보았다. 의 R1과 R2의 저항 값만 바꿔서 생각해면 병렬연결 부분의 전체 저항은R= {10 ^{7} OMEGA TIMES 10 ^{6} OMEGA } over {10 ^{7} OMEGA +10 ^{6} OMEGA } image 909091 OMEGA 이고 이것을 이용해 병렬연결에 걸리는 전압 V를 계산하면V= {909091 OMEGA } over {10 ^{7} OMEGA +909091 OMEGA } TIMES 10V 때의

공학/기술| 2017.06.06| 13페이지| 1,500원| 조회(238)

물리실험, Voltage Divider, Voltage Adder, 이학전자

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물리실험Ⅱ(이학전자실험) 결과보고서 미분기와 적분기 Photo detector

물리실험Ⅱ(이학전자실험) 결과보고서미분기와 적분기Photo detector1. 실험목적미분기와 적분기를 이해하고, Photo detector을 제작 할 수 있다.2. 실험이론●미분기그림 1 미분기 회로도저항을 이용한 전류 감지 방법의 단점인 저항에 의한 전력 소모를 줄이기 위해 제안된 방법이 미분기를 이용한 전류 감지 방법이다. 미분기의 기본 회로는 그림1 이다. 미분기는 적분기 회로의 저항과 캐패시터가 서로 바꿔 위치한다. 또한 적분기는 입력 신호를 시간 영역에서 적분하여 출력해 일종의 저역 통과 필터 역할을 하는 반면, 미분기는 입력 신호를 시간 영역에서 미분하여 출력하며 주파수 영역에서 일종의 고역통과필터 역할을 한다.미분기의 입력 신호는 커패시터를 통해 공급된다. 커패시터의 특성 중 하나는 DC 전압을 차단한다는 것이다. 이 특성으로 인해 A점은 0V가 되는데, 이를 가상접지라고 한다. 또한 커패시티는 AC 전압을 통과시킨다. 입력 신호 주파수가 낮으면 커패시터의 저항성분이 커져 잘 통과하지 못해 연산 증폭기의 출력 전압이 낮게 나오고, 이득이 작아진다. 반대로 입력 신호 주파수가 높으면 커패시터의 저항성분이 작아져 연산 증폭기의 출력 전압이 높게 나오고 이득이 커진다. 그러나 입력신호에 높은 주파수를 인가하면 미분기가 불안정해진다. 이를 막기 위해 커패시터 앞단에 작은 저항을 추가하기도 한다.그림에서 입력전류I _{IN}이 커패시터에 흐르면 연산 증폭기의 A점이 가상접지이므로 저항에 흐르는 전류I _{R}는 입력전류와 같다고 할 수 있다. 즉I _{IN}=I _{R}이고,I`` _{R} =- {V _{OUT}} over {R}이다. 커패시터 전하량 Q는 커패시터 용량과 입력전압의 곱으로 표현할 수 있으므로,Q=C _{} TIMES V _{IN}가 된다. 또한 커패시터 전하량 충전 변화 비율은{dQ} over {dt} =C TIMES {dV _{IN}} over {dt}가 된다.{dQ} over {dt}는 커패시터의 전류 이므로I _{C} =C {dV 게 된다. 이와 같은 현상을 드리프트(drift)라고 한다.●photo transistor그림 3 photo transistor의 구조photo transistor는 photo diode의 낮은 감도를 보안하기 위해 트렌지스터의 증폭작용을 이용하여 광전류를 증폭하는 역할을 한다. photo transistor는 일반적인 트랜지스터와 동일하게 Emitter, Base, Collector 3단자 소자이다.그림3에서 감광성 Collector-Base pn 접합을 가지고 역방향으로 바이어스 되며, Base-Collector 접합은 순방향으로 바이어스가 되도록 Emitter와 Collector 사이에 전압을 인ㄱ한다. 그리고 그림 3과 같이 photo transistor에 빛이 닿으면 Base-Collector 사이 부근에서 전자-정공쌍이 생성되고, 이때 전자는 Collector로, 정공은 Emitter 쪽으로 이동한다. 그러므로 Base-Emitter 접합의 순방향 바이어스로 광전류가 흐르고, 이는 곧 트렌지스터의 Base 전류로 빛의 세기를 알 수 있다3. 실험방법그림 4 Differential Circuit [실험1] 미분기① 그림과 같은 회로를 구성한다.② 400㎐, 1㎑, 30㎑에서 삼각파형, sine파형, Square파형을 입력하고 각각의 위상차, Vout을 측정한다.③ 출력 파형이 깨끗하게 관측되는 R값과 C값을 결정한다.[실험2] 적분기그림 5 Integrator Circuit① 그림과 같은 회로를 구성한다.② 400㎐, 1㎑, 30㎑에서 삼각파형, sine파형, Square파형을 입력하고 각각의 위상차, Vout을 측정한다.③ 출력 파형이 깨끗하게 관측할 수 있는 R값과 C값을 결정하여라.[실험3] photo detector그림 6 photo detector그림 7 photo detector① 그림6과 같은 회로를 구성한다. 이때 D2는 적외선 LED, T1은 photo transistor이다.② LED에서 나온 빛이 photo transistor에 들작을그림 8 주파수 399.84㎐일 때 입/출력 그래프 때, 상대적으로f _{C}값보다 더 작을수록 그래프가 이론과 비슷한 모양을 띄었다. 즉, 그림 8보다는 9의 그래프가 조금 더 이론에 가까운 모양을 띈다.그림 9 주파수 1㎑일 때 입/출력 그래프그림 10 주파수 1.5㎑일 때 입/출력 그래프그림 11 주파수 1.6㎑일 때 입/출력 그래프다음으로 그림 10, 11은 각각 계산하여 구한f _{C}값과 비슷한 1.5㎑, 1.6㎑에서의 입력값과 출력값을 나타낸 그래프이다. 역시 노란색은 입력해준 삼각파, 초록색은 출력되는 사각파이다. 주파수f _{C}에 가까운 값을 측정하였을 때, 비교적 1.5㎑의 그래프 모양이 조금 더 깨끗해졌음을 볼 수 있다.그림 12 주파수 30.099㎑일 때 입/출력 그래프그림 12는 주파수 30.099㎑일때의 입력값과 출력값의 그래프이다. 삼각파를 입력했음에도 불구하고 출력 역시 삼각파와 비슷한 모양을 띈다. 이는 미분기가 high pass filter 역할을 해 정해진 주파수f _{C}값보다 커지면 기본적인 주파수가 아닌 다른 주파수들도 통과시키기 때문이다. 높은 주파수쪽의 잡음이 크게 증폭되어 나타나기 때문에 그래프는 이론과 많이 다른 모습을 띈다.2) sine파표 2 sine파의 측정값f(kHz)Vin(mV)Vout(mV)위상변화(°)0.453014794.7151033894.930510285-124.8그림 13 주파수 0.4㎑일 때 입/출력 그래프그림 14 주파수 30㎑일 때 입/출력 그래프그림 13, 14는 각각 0.4㎑, 30㎑의 sine파를 입력시켰을 때, 출력되어 나오는 그래프를 나타낸 것이다. (노란색:입력, 초록색:출력) sine파형이 미분기를 지나면 cos파형이 된다. 또한 Vin과 Vout의 위상차의 이론값은 90°이다. 이것은 입력 주파수가 작아질수록 측정되는 위상차가 이론값 90°와 비슷해진다.또한f _{C}보다 큰 값을 주었을 때, 그림 14에서도 볼 수 있듯이 출력그래프는 이론과 많이 다른 모습을 보였다. 이㎑일 때 입/출력 그래프그림 18 주파수 5㎑일 때 입/출력 그래프그림 17, 18에서 노란색 그래프는 입력, 초록색 그래프는 출력을 뜻한다. 각각 주파수가 1㎑, 5㎑일때 입력값과 출력값을 나타낸 것이다. 입력 주파수가f _{C}값보다 작을 때, 상대적으로f _{C}값보다 더 클수록 그래프가 이론과 비슷한 모양을 띄었다. 즉, 그림 17보다는 18의 그래프가 조금 더 이론에 가까운 모양을 띈다.그림 19 주파수 7.1㎑일 때 입/출력 그래프그림 20 주파수 7.2㎑일 때 입/출력 그래프주파수가 위에서 구한f _{C}값 7.23㎑와 비슷해지면 그래프는 이론과 비슷한 모양을 띄기 시작한다. 사각파를 입력하면(노란색) 삼각파가 출력되는(초록색) 모습을 보인다.그림 21 주파수 7.5㎑일 때 입/출력 그래프또한 입력 주파수가f _{C}값 보다 클수록 더 정확한 출력 그래프를 얻을 수 있다. 이는 적분기가 low pass filter 역할을 하면서 낮은 주파수일수록 잡음을 더 많이 통과시키기 때문이다. 따라서 주파수가 기준f _{C}보다 낮을 경우엔 출력값이 제대로 구해지지 않는다.2) sine파표 5 sine파의 측정값f(kHz)Vin(mV)Vout(mV)위상변화(°)15103140-128.85510840-98.17510590-96.330510157-90.4그림 22 주파수 1㎑일 때 입/출력 그래프그림 23 주파수 7㎑일 때 입/출력 그래프그림 24 주파수 30㎑일 때 입/출력 그래프sine파도 위의 사각파와 같이 적분기를 지나면, 기준 주파수f _{C}값보다 입력 주파수의 크기가 작을 경우 그래프가 이론값과 달라지고,f _{C}값보다 입력 주파수의 크기가 커질수록 그래프는 이론과 유사한 모습을 띈다. 이는 적분기가 low pass filter역할을 하기 때문이다.3) 삼각파표 6 삼각파의 측정값f(kHz)Vin(mV)Vout(mV)위상변화(°)15102570-125.75510640-96.37510480-96.930510129-87.9그림 25 주파수 1㎑일 때 흐르면서, Vout값이 줄어든다. 이 출력전압값이 줄어드는 정도로 트렌지스터에서 생긴 역기전력의 크기를 알아볼 수 있다.먼저, 둘 사이의 거리를 5칸으로 두었을 때, Vin을 0V에서 8V로 변화시키는 동안 Vout은 5.03V에서 2.963V로 줄었다. 즉, Vin의 변화율에 따른 Vout값의 변화 비는{5.03-2.963} over {8-0} =0.258정도이다. 반면 둘 사이의 거리를 11칸으로 늘렸을 때, Vin을 0V에서 8V로 변화시키는 동안 Vout은 5.02V에서 4.32V로 줄었다. 즉, Vin의 변화율에 따른 Vout값의 변화 비는{5.02-4.32} over {8-0} =0.0875정도이다. 즉 LED와 photo transistor 사이의 거리가 멀면 멀수록 photo transistor가 만들어내는 역기전력의 크기가 작아짐을 알 수 있다.또한 Vin이 증가할수록 LED의 빛의 세기도 커진다. 표 7,8에서 알 수 있듯이 Vin의 값이 커질수록 Vout값이 작아진다. 이것은 곧 역기전력의 세기가 세짐을 말한다. 따라서 빛의 세기가 커질수록 photo transistor가 만들어내는 역기전력의 세기가 커지고, 측정전압의 크기는 작아진다.[실험3-2] photo detector표 9 두 번째 회로에서 LED와 photo transistor사이의 거리가 11칸일 때 측정값Vin(V)Vout(V)Vtr(mV)Ir(㎂)00.56000.10.50.46000.110.46000.11.50.94000.722.34002.12.53.74003.634.74005.13.54.7-4005.444.8-4005.54.54.8-4005.5그림 28 photo detector표 9에서, 먼저 Vin이 증가 할수록 Vout 역시 증가함을 알 수 있다. 이는 위 photo detector 실험과는 다른 양상을 보인다. 그 이유는 photo transistor가 빛을 받으면 전류가 흐르면서 역기전력이 회로에 걸리게 되는데, 이 전력이 OP-amp의 input 단자로 들어가 증다.

공학/기술| 2017.06.06| 15페이지| 1,500원| 조회(206)

미분기, 물리실험, 적분기, photo detector, 이학전자

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물리실험Ⅱ(이학전자실험) 결과보고서 Introduction : Filters

물리실험Ⅱ(이학전자실험) 결과보고서Introduction : Filters1. 실험목적① RC filter을 이해한다.② AC 신호의 측정법을 숙지한다.③ Oscilloscope의 전반적인 사용법을 숙지한다.④ Input coulpling, Bandwidth limit을 이해한다.⑤ Trigger position와 Trigger source을 이해한다.2. 실험이론● LC 직렬회로RC직렬회로에 흐르는 전류를i=I _{ m}sinwt라고 하면 전체전압v=v _{ R}+v _{ C} 이고 각각v _{R} =RI _{m} sinwt`,`v _{C} = {1} over {wC} I _{m} sin(wt-90 DEG )=- {1} over {wC} I _{m} coswt 로 표현할 수 있다. 전체전압에 각각의 전압을 대입하여 전류I로 정리하면v=I _{m} (Rsinwt+X _{{} _{C}} coswt)가 되고, 이를 삼각함수 합성공식을 이용해v=I _{m} sqrt {(R ^{2} +X ^{2} )sin(wt+ theta )} ````( theta =tan ^{-1} ( {X _{c}} over {R} )``)로 나타낼 수 있다.즉 RC 직렬회로에서는 전압이 전류보다 위상이theta 만큼 느리다. 또한 위식에서 알 수 있듯이 전체 임피던스의 값은Z= {V _{m}} over {I _{m}} = sqrt {R ^{2} +X _{C} ^{2}} [Ω] 이다.● 데시벨(decibel, ㏈)데시벨은 기본적으로 이득(again) 또는 감쇠를 나타낼 때 쓰이는 단위로서 입력과 출력 등의 상대적인 비의 값이다. 전력, 전압, 전류, 압력, 에너지 밀도 등에서 상대적 힘의 비를 구하여 사용하는 단위로서 계산식은 임의의 값A _{1,} A _{2}에 대하여dB=20log {A _{2}} over {A _{1}}로 나타낸 다.공진 곡선의 반전력 대역폭의 전류비는I= {I _{`0}} over {sqrt {2}} =0.707I _{0}이다. 이것을 데시벨로 계산하 면,20log {I} 되므로Q _{L} =Q _{C} =Q _{0}가 된다. 즉Q _{0} = {w _{0} L} over {R} = {1} over {Ew _{0} C} = {1} over {R} sqrt {{L} over {C}}가 된다.일반적으로는Q _{0}값은 공진회로의 저항 R에 비례하여w _{0} L````,` {1} over {w _{0} C}가 커질수록 커진다. 따라서V _{L} ``,``V _{C}는 V보다 큰 값을 갖는다. 즉, 공진시에 L 또는 C 양단의 전압은 C의Q _{0}배가 된다.즉, R이 커지면Q= {w _{0} L} over {R}에서 Q가 작아진다. Q가 작아지면 주파수 대역폭 BW가 넓어져 주 파수 선택성이 나빠진다. 이는 Q가 작아지면 회로에 흐르는 전류가 감소하고, 또한V _{L}와V _{L}가 감소하기 때문이다.●Notch-filter특정한 주파수에서의 급격한 감쇠 특성을 가지고 있는 필터를 말한다. 특정한 주파수 주 위의 아주 좁은 주파수 대역의 성분을 제거하기 위하여 설계된 필터로, 주로 텔레비전 송 신기에서 출력되는 고주파 신호를 이용하여 불필요한 주파수 성분을 제거 목적으로 쓰인 다.3. 실험기구 및 재료Bread Board, Oscilloscope, multi-meter, 저항, 콘덴서, 코일4. 실험방법그림 3 low pass filter 회로[실험1] RC filter(low pass)① 그림3과 같은 회로를 구성한다.② AC주파수를 변화하면서 a지점의 Vp-p를 측정한다.③ 측정결과를 x, y축 모두 log로 변환하여 그래프 로 그린다.④ 저항을 5㏀, 10㏀, capacitor을 1㎋로 교체하여 위 과정을 반복한다.그림 4 high pass filter 회로 [실험2] RC filter(high pass)① 그림 4와 같은 회로를 구성한다.② AC 주파수를 변화하면서 a지점의 Vp-p를 측정한다.③ 측정결과를 x, y축 모두 log로 변환하여 그래프로 그린다.④ 저항을 5㏀, 10㏀, capacitor을 1㎋로 교체하여 위 1004.8611.54.04302.39153.42004.92124401.9115.53.463004.9112.53.94501.61163.54004.92133.88601.3716.53.565004.9213.53.8701.21173.66004.92143.76801.0517.53.647004.9214.53.7900.96183.688004.92153.641000.8818.53.749004.96193.7810004392표 3 일때 low filter와 high filter의 , 측정값low pass filterhigh pass filter주파수(kHz)V _{p-p} (V)주파수(kHz)V _{p-p} (V)주파수(kHz)V _{p-p} (V)주파수(kHz)V _{p-p} (V)14.44303.6410.18283.2424.9830.53.6220.3828.53.2834.98313.630.54293.3244.9831.53.5640.729.53.3654.96323.5450.82303.3864.9232.53.5260.9830.53.474.9333.4871.13313.4484.8433.53.4681.2931.53.4694.82343.4491.39323.48104.7634.53.4101.5332.53.52114.74353.38111.67333.54124.6835.53.36121.7933.53.56134.64363.32131.9334.53.6144.5836.53.32142.02343.6154.52373.28152.15353.64164.4837.53.24162.2535.53.66174.4383.24172.35363.68184.3438.53.2182.43373.72194.28393.2192.5536.53.72204.239.53.18202.6537.53.7420.54.18403.1620.52.67383.76214.16413.1212.7338.53.7821.54.12423.0621.52.75393.8224.1433.02222.8139.53.8222.54.04442.9722.52.83403.000.28401.75803.42000.35801.8803.52200.44401.858042400.53601.91004.52800.62801.9512053200.724021205.53600.82002.0512064000.92002.11206.542012002.1512074401.051602.21207.54801.11602.2512085201.151402.31208.55401.251202.412095801.31202.5140106401.351202.6160117001.41202.7160127601.451202.8160138201.51202.9160148801.*************101.6803.12001.65803.2200표 9 Notch filter에서 10mH-1μF-1kΩ일 때 주파수에 따른 Vp-p 측정값주파수(kHz)VP-P(mV)주파수(kHz)VP-P(mV)주파수(kHz)VP-P(mV)0.001800.93801.81200.128013401.91200.24201.130021600.34301.21602.11800.44801.31402.22000.54601.41202.33000.64601.51002.44600.74201.61002.55200.84001.71002.65606. 결론 및 검토[실험1,2] RC filter(low pass), RC filter(high pass)1)1k OMEGA -10nF (0.983k OMEGA -11.54nF)그림 7 1㏀-10㎋일 때 low filter와 high filter 결과 그래프 그림 7에서 사각형으로 이루어진 그래프와 원으로 이루어진 그래프는 각각 low filter와 high필터에서 주파수 f와 Vp-p 사이의 관계를 나타낸 것이다. 먼저, low filter의 그래프를 살펴보면 logf의 값이 1000에 가까워질수록 logVp-p값은 감소하여 0에 가까워 지고 있음을 볼 수 있다. 실제로 측정결과 주파수가 0.5㎑일 때 측정된 Vp-p값은 5.03(V)인 반면, 500㎑일 때 측정된 Vp-p 값은 0.2{R} =0.928%`,`H _{C} =1.371% 의 오차율로 이전의 실험보다도 이론값과 실험값의 오차가 작다.3)5k OMEGA -1nF (4.98k OMEGA -1.030nF)그림 9 일 때 low filter와 high filter 결과 그래프주파수는f= {1} over {2 pi RC} = {1} over {2 pi TIMES 5 TIMES 10 ^{3} TIMES 1 TIMES 10 ^{-9}}= {1} over { pi TIMES 10 ^{-5}} =31830.99Hz=31.831kHz이고, 이와 근접한 주파수 32㎑일때의 축전기의 저항은R _{C} = {1} over {2 pi fC} = {1} over {2 pi TIMES 32 TIMES 10 ^{3} TIMES 1.030 TIMES 10 ^{-9}} =4828.73( OMEGA )=4.8287(k OMEGA ) 이 된다. 또한 또한 측정값으로H(w _{C} )= {1} over {sqrt {1+w _{C} ^{2} R ^{2} C ^{2}} ^{}} [Hz],H(w _{R} )= {sqrt {w _{C} ^{2} R ^{2} C ^{2}}} over {sqrt {1+w _{C} ^{2} R ^{2} C ^{2}}} [Hz] 공식을 이용하여H _{R} =0.716071`,`H _{C} =0.698028의 값을 얻을 수 있다. 이는 이론값H _{R} =H _{C} =0.707와 비교해보면, 각각H _{R} =1.283%`,`H _{C} =1.269% 의 오차율을 보였다.[실험3] LC 공진회로1) 1mH-1μF-1KΩ그림 10 1mH-1μF-1KΩ일때의 결과 그래프공명주파수 전후로 특정주파수에서의 신호 크기가 공명주파수에서의 신호 크기에 비해 3㏈만큼 감쇄된 주파수가 존재한다. 이 주파수 사이의 간격을TRIANGLE f _{3dB} =f _{after} -f _{before}로 나타낼 수 있고, 따라서 Q-factor은Q= {f _{0}} over {TRIANGLE f _{3dB}}가 된다. 또15)

공학/기술| 2017.06.06| 16페이지| 1,500원| 조회(130)

물리실험, Filters, 이학전자

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물리실험Ⅱ(이학전자실험) 결과보고서 Voltage regulator Current Source

물리실험Ⅱ(이학전자실험) 결과보고서Voltage regulatorCurrent Source1. 실험목적Voltage regulator을 이해하고, Current Source를 제작할 수 있다.2. 실험원리● Voltage regulator그림 1 직렬 레귤레이터 회로도Voltage regulator란, 입력 전압의 변동과 상관없이 일정한 출력 전압이 생기도록 조절하는 장치이다.그림 1과 같이 연산 증폭기를 이용한 제어요소 Q1은 입력과 출력 사이의 부하와 직렬로 연결되어 있고, 출력단의 회로가 출력전압의 변화량을 감지한다. 연산 증폭기가 기준전압과 출력전압을 비교하여 그 오차에 의해 제어요소를 제어한다. 그러므로 일정한 출력전압을 유지할 수 있도록 한다.출력 전압의 변화는 R2와 R3로 구성된 Voltage divider에 의해서 검출된다. 이 전압을 VR3라고 하면, VR3는 연산 증폭기의 반전 입력단자에 연결되어 회로가 형성된다. 만약 출력전압이 설정된 전압보다 낮아지면, VR3단자의 전압이 동시에 낮아지고, 입력전압이 증가되면서 연산 증폭기의 출력전압이 높아진다. 이 출력전압은 Q1의 전류를 증가시켜 트렌지스터에 걸리는 전류를 증가시키고, 이 증가된 전류가 출력전압을 크게 한다.반대로, 출력전압이 설정된 전압보다 커지면, VR3 전압이 동시에 높아지고 입력전압이 감소한다. 또한 연산증폭기의 출력전압이 낮아진다. 이 낮아진 출력전압이 Q1의 전류를 감소시키고, 트랜지스터에 걸리는 전류또한 낮아진다. 따라서 부하전류가 감소하고 출력전압을 낮게한다. 직렬 레귤레이터 회로에 사용되는 연산 증폭기는 비반전 증폭기로 구성되므로 페루프 전압이득은A _{v} =1+ {R _{2}} over {R _{3}}이 된다. 그러므로 직렬 레귤레이터 회로의 출력전압은 다음과 같다.V _{0} =A _{v} V _{REF} = LEFT ( 1+ {R _{2}} over {R _{3}} RIGHT ) V _{REF}위 식에서 알 수 있듯이, 출력전압은 입력전압과는 무관하게 나타난다.대 입력전압 보다는 작아야 할 것이다.그림 2 78XX, 79XX 모습 이번 실험에서 사용한 regulator은 시리즈 방식, 혹은 리니어 방식이라 불리는 방법이다. 시리즈 방식이란, 입력과 출력전압의 차를 regulator가 흡수하는 방식이다. 이렇게 흡수한 전압차에 출력전압을 곱한 값만큼의 열이 regulator에서 발생한다.시리즈 방식에는 주로 78XX, 79XX가 있다. 먼저, 78XX에서 78은 이 regulator가 (+)전압용이라는 뜻이다. 또한 XX는 전압을 뜻한다. 예를 들자면 7805는 +5V를, 7812는 +12V가 출력된다. (단, 입력전압이 XX전압보다 더 커야 의미가 있다.) 또한 78XX 시리즈는 1번 pin은 Input,2번 pin은 Ground, 3번 pin은 Output으로 사용한다. 이와 반대로 79XX에서 79는 이 regulator가 (-)전압용이라는 뜻이다. 또 XX는 78XX와 마찬가지로 전압의 크기를 뜻한다. 7905는 -5V를, 7912는 -12V를 출력시킨다는 뜻이다. (단, 입력전압이 XX보다 더 커야한다.) 또한 79XX 시리즈는 1번 pin은 Ground, 2번 pin은 Input, 3번 pin은 Output으로 사용한다이러한 시리즈 선형 레귤레이터(linear regulator)는 몇가지 장점과 단점을 가진다. 회로연결이 비교적 간단하고, 부하변동에 대해 응답이 빠르다. 또한 리플이 적고 EMI(electro magnetic interference, 전자 기기에서 발생하는 노이즈에 의해 다른 전자기기를 방해하는 상태를 말함.)가 낮다는 장점이 있다. 그러나 열이 발생하여 효율성이 낮다는 단점이 있다.3. 실험기구 및 재료오실로스코프, 멀티미터, 78XX 시리즈, 79XX 시리즈, 저항4. 실험방법[실험1]① 그림 3과 같은 정전압 회로를 제작한다.② +Vin, -Vin의 변화에 따른 각각의 Vout값을 측정한다.그림 3 정전압 회로도[실험2]그림 4 정전류 회로도① 그림 4와 같은 정전류 회로를 제작한다.②Vxx를 측정한다.④I _{Q}값을 측정한다.⑤ 위에서 측정한 값이I _{0} = {V _{XX}} over {R _{1}} +I _{Q}식을 만족하는지 확인한다.[실험3]그림 5 출력 전압을 가변할 수 있는 회로① 그림 5와 같은 회로를 제작한다.② R1에 흐르는 전류I _{R1}을 멀티미터로 측정한다.③I _{Q}, Vout, Vxx, 를 각각 측정한다.③ 측정한 Vout값과V _{out} =V _{XX} LEFT ( 1+ {R _{2}} over {R _{1}} RIGHT ) +I _{Q} R _{2}로 구한 Vout값을 비교한다.④각 저항값을 바꾸고 위 과정을 반복한다.5. 실험 결과[실험1] 정전압 회로78127912Vin(V)Vout(V)Vin(V)Vout(V)8.07.3-8.0-7.48.57.7-8.5-8.09.08.2-9.0-8.49.58.7-9.5-9.010.09.2-10.0-9.410.59.7-10.5-10.011.010.1-11.0-10.411.510.6-11.5-11.011.610.6-11.6-11.011.710.8-11.7-11.211.810.9-11.8-11.211.911.0-11.9-11.412.011.1-12.0-11.412.111.2-12.1-11.612.211.3-12.2-11.612.311.4-12.3-11.812.411.6-12.4-11.812.511.6-12.5-12.012.611.8-12.6-12.012.711.8-12.7-12.012.811.9-12.8-12.012.912.0-12.9-12.013.012.0-13.0-12.013.512.0-13.5-12.014.012.0-14.0-12.07812, 7912의 맨 끝 두 자리 12는 이 회로소자가 입력 전압의 크기가 12V이상에서 크기가 12V인 정전압이 출력한다는 의미이다. 또 7812는 출력 전압이 비반전 되어나오고 7912는 출력 전압이 반전 되어나온다. 따라서 이번 실험에서는 이 두 회로소자를 이용해서 정전압 회로를 구성한 뒤 입력 전압이 언제 일 때부터 정상 작동압이 언제 일 때부터 회로가 정상 작동하는지 확인해보면 7812의 경우 12.9V에서 12V의 출력이 나왔고 7912의 경우 ?12.5V부터 ?12V가 출력되었다. 즉, 7812는 12.9V이상의 영역에서 7912는 ?12.5V이하의 영역에서 정상 작동한다. 이론적으로는 7812는 12V이상에서 7912는 ?12V이하에서 정상 작동하므로 상대오차율은 각각 7.5%, 4.1%로 거의 정확하다고 볼 수 있다.그렇다면 12.9V이하의 영역에서 7812와 ?12.5V이상에서 7912는 어떻게 작동할까. 를 확인해보면 두 회로소자 모두 입력 전압과 출력 전압이 선형적인 관계가 있음을 알 수 있다. 정전압 회로는 입력전압이 얼마든 간에 같은 전압을 출력해야하는데 이 영역에서는 입력전압이 증가하는 만큼 출력전압 또한 증가하여 정전압 회로의 기능을 수행하지 못함을 확인할 수 있다.[실험2] 정전류 회로IQ(mA)Vxx(V)Io(mA)이론Io(mA)상대오차율 (%)10.392.4795.305.320.3521.184.46010.0610.050.1332.608.99020.4520.470.11정전류 회로의 출력 전류를 매뉴얼의 식을 이용하여 다음과 같이 구하였다.I _{o} & = {V _{xx}} over {R _{1}} +I _{Q}#& = {8.990V} over {503Ω} +2.60 TIMES 10 ^{-3} A image 20.47`mA 가변저항을 한 번 변화시키니 IQ와 Vxx가 같이 변화되었고 IQ와 Vxx가 증가할수록 Io도 함께 증가하였다. 이것은 위의 이론식과 비교해보았을 때 올바른 결과이다.측정된 Io와 이론 Io의 상대오차율을 를 통해서 볼 수 있는데 차례대로 각각 0.35%, 0.13%, 0.11% 매우 정확한 결과가 나왔다.[실험3]123R1(Ω)121212R2(Ω)0.2496504IR1(mA)9.779.8817.00IQ(mA)4.830.900.26Vout(V)5.25.49.0Vxx(V)0.1160.1180.203Vout이론(V)0.125.448.86상대으로써 출력 전항도 함께 조절할 수 있는 회로이다. 또 이 회로는 정상적으로 작동하려면 한 가지 조건이 필요한데 IR1≥5IQ 이어야한다는 것이다. 따라서 이 실험에서는 R2를 변화시켰을 때 출력 전압이 어떤 식으로 나오는지 확인하고 IR1≥5IQ 일 때와 아닐 때 출력 전압이 어떻게 되는지 확인 해봐야한다.먼저 의 1번을 보자. 1번의 경우 IR1이 9.77mA이고 5IQ는 24.15mA로 조건 IR1≥5IQ을 만족하지 못 한다. 그 결과 측정 출력 전압은 5.2V인데 반해 이론 출력 전압은 0.12V로 상대오차율이 무려 4273.4%가 된다. 그에 반해 2번과 3번의 경우 조건 IR1≥5IQ을 만족하므로 상대오차율이 각각 0.8%, 1.6%로 정확하게 측정 결과와 이론 값이 일치하였다.이론 출력 전압은 매뉴얼의 식을 이용하여 아래와 같이 구하였다.V _{o} & =V _{xx} LEFT ( 1+ {R _{2}} over {R _{1}} RIGHT ) +I _{Q} R _{2}#& =0.118V LEFT ( 1+ {496Ω} over {12Ω} RIGHT ) +4.83 TIMES 10 ^{-3} A TIMES 496Ω#& =5.44V6. 결론이번 실험에서 제일 먼저 정전압 회로를 만들어서 실험했는데 이 정전압 회로는 여러 곳에 사용되지만 우리 가정에 공급되는 교류 전압을 변환시키기 위해서 필요하다. 여러 필터 과정을 통해 교류 전압이 직류 전압이 되는데 이 때 직류 전압은 불안정하다. 그래서 이걸 안정한 직류 전압으로 필터 시키는 역할을 이 정전압 회로가 한다. 단, 이 정전압 회로에서 일정 전압 이상(이하)의 영역이 아니면 정상적으로 작동하지 않는데 이 점을 실험을 통해 확인해보았다. 실험에서 사용한 회로소자는 7812와 7912였는데 7812는 이론적으로는 12V이상에서 7912는 ?12V이하에서 작동한다. 실험 결과 7812의 경우 12.9V이상에서 12V를 출력하는 것을 7912는 ?12.5V이하에서 ?12V로 출력하는 것을 확인하였다. 정상적으로 작다.

공학/기술| 2017.06.06| 9페이지| 1,500원| 조회(143)

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물리실험Ⅱ(이학전자실험) 결과보고서 Multiplier

물리실험Ⅱ(이학전자실험) 결과보고서Multiplier1. 실험목적AD633을 사용하여 multiplie의 원리를 알아보자.2. 실험이론●곱셈기그림 1 상호컨덕턴스를 이용한 곱셈기그림 1은 상호컨덕턴스를 이용한 곱셈기의 원리를 나타낸 것이다. 각각 출력은 그드의 입력전압에 비례하며, 비례상수 k는 출력전압 V1에 의해 제어된다. 그리고 연산 증폭기의 반전 입력단자와 비반전 입력단자에 가상접지 조건을 적용하면V _{y} =kV _{z}가 되어k= {V _{y}} over {V _{z}}가 된다. 만약V _{x} 입력전압이 두 번째 계수요소K _{x}에 적용되면, 출력전압은 다음과 같이 된다.V _{out} =kV _{x} = {V _{x} V _{y}} over {V _{z}}또한 위 식으로부터, 곱셈기의 일반식은 다음과 같이 표현된다.V _{out} = {V _{x} V _{y}} over {E}그러나 위에서 구한 1상한(one-quadrant)이나 2상한(two-quadrant) 곱셈기는 단일 입력극성에 대해서만 동작되며, 실제로 이러한 곱셈기들은 설계되지 않는다. 4상한(four-quadrant)는 이러한 문제점을 해결한다. 이번 실험에서 사용한 AD633 역시 4상한 곱셈기이다.그림 2에서V _{x} =X _{1} -X _{2}가 되고V _{y} =Y _{1} -Y _{2}가 된다. 또한 E=10v이고, 여기에 Z만큼 더 해준다. 따라서V _{out} = {V _{x} V _{y}} over {E}에서V _{x} =X _{1} -X _{2},V _{y} =Y _{1} -Y _{2}를 대입하고 E=10v를 대입한뒤 Z를 더해주면 W를 구할 수 있다. E는 다음과 같다.W= {(X _{1} -X _{2} )(Y _{1} -Y _{2} )} over {10V} +Z그림 2 AD 633 내부 블록도그림 3 AD 633 연결도3. 실험기구 및 재료AD633, 멀티미터, 오실로스코프, 전원공급기, 저항, 커패시터4. 실험방법[실험1]그림 4 실험1 회로도① 그림 4와 출력 주파수의 관계를 살펴본다.5. 실험결과[실험1]표 1 실험1의 측정값E(V)Vout의 진폭W(mV)Vout의 진폭 이론(mV)Vin주파수We(kHz)Vout주파수W0(kHz)W0/We2.57206251019.971.9972.572062550991.982.5660625100200.562.00562.5*************.9933332.5700625200398.41.9922.5720625250502.82.01122.5730625300595.21.9842.5730625350693.51.9814292.5690625400806.52.016252.5*************.9777782.5630625455900.51.9791212.5620625460915.81.990872.5600625470952.42.0263832.5*************2.022.5*************2.0254552.5*************1.9983332.5*************1.9830772.5390625700703.21.0045712.5360625750749.60.9994672.5314625800797.10.996375먼저 기존의 AD 633을 이용한 곱셈기에서 출력단자의 진폭 W은W= {(X _{1} -X _{2} )(Y _{1} -Y _{2} )} over {10V} +ZW= {E ^{2}} over {10V}식을 이용하여 구할 수 있었다. 그러나 실험 1 회로에서는 X1와 Y1의 값을 같게 만들고 X2와 Y2는 접지 시켜 0V가 되게 하였다. 또한 Z단자 역시 접지시킴으로써 0V가 되게 하였다. 즉, 출력단자의 진폭을 구하는 공식은 다음과 같이 바뀌게 된다.표 1에서 알 수 있듯이 E값이 2.5V 이므로 이론값 W는W= {E ^{2}} over {10V} = {(2.5V) ^{2}} over {10V} =0.625V=625mV가 된다. 이 이론값 W과 측정값 W가 비슷해지는 구간에서 Vin의 주파수는 460㎑, Vout의 주파수는 약 915.8㎑로 나타났다.또한E=E2}} over {20V} (1-cos2wt)가 되므로 출력 주파수w _{0}는 입력 주파수w _{e}의 2배가 된다. 이는 표 1에서{w _{0}} over {w _{e}}값이 거의 2에 가까운 것을 통해 알 수 있다.그러나 특정한 주파수 이상의 값을 가지는 주파수를 입력시키면{w _{0}} over {w _{e}}값은 2보다 작아진다. 이는 표 1에서 입력 주파수 값을 700㎑으로 두었을 때, 출력 주파수가 703.6㎑인 것을 통해서도 알 수 있다. 또한 출력 주파수의 그래프 역시 그림 6처럼 그 모양이 일정하지 않았다.그림 6 입력 주파수가 700㎑일 때, 출력 주파수 그래프그 원인은 그림 7에서 알 수 있다. 일정한 기준이 되기 전까지는 AD633에 가해지는 입력 주파수의 크기가 커져도 출력되어야 하는 모든 값이 다 출력된다. 그러나 입력 주파수가 그 기준보다 커지면 더 이상 출력이 제대로 이루어 지지 않는다. 따라서 그래프의 모양이 찌그러지는 것이다.그림 7 AD633의 주파수에 따른 아웃풋 반응[실험2]표 2 실험2-(1) 측정값W1(Hz)Vp-p(mV)Wout(Hz)70052342.580060257.285072206.190080156.291080136.992080132.0793084122.6794092111.71950101102.2196010991.1197011381.3398012572.0699013761.65100015351.56101018141.848102022131.646103029321.752104043411.65310506801.592310605208.582107036018.71108028028.22109022038.6110020048.*************76151.9125060199130058249.3(1) R=16㏀ , C=0.905㎌, w2=1.07㎑실험 2에서는 실험 1과는 다르게 입력 주파수 w1과 w2를 다르게 하고 실험하였다. w1과 w2값이 다르므로 식W _{out} = {E ^{2}} over {10V} = {E _{0프 실험 2-(1)에서는 먼저 low filter의 주파수를f= {1} over {2 pi RC} 식을 이용하여 10.99㎐로 만들었다. 그런 다음 w2값을 고정 시키고 w1값을 변화 시키면서 출력되는 Vp-p값을 측정하였다. 표 2에서 w1값이 w2값에 가까워 질 수록 Vp-p값이 점점 더 커지는 것을 볼 수 있다. 또한 Wout값이 점점 줄어드는것도 볼 수 있다.w1과 w2의 값이 비슷해지면, cos(w1-w2)는 거의 1에 가까운 값을 갖게 된다. 즉,E=E _{0} cos(w _{1} -w _{2} )에서 E값이 최대로 나타나게 된다. 따라서 표 2와 같이 w1이 w2에 가까워 질 수록 Vp-p값이 크게 나타나는 것이다.(2) R=16㏀ , C=0.1037㎌, w2=1.053㎑표 3 실험2-(2) 측정값W1(Hz)Vp-p(mV)Wout(kHz)700230349.5750260300.6800290251.16850340205.86900400150.33910340139.91920400131.08930440120.08940470110.61950490100.396051090.98297054080.64598056071.07999059060.69100060050.582101064040.703102066030.658103067020.505104068010.53310506800.576210606809.47107068019.4108066029.4109064039.588110061049.068115049099.721200390149.71250340200.31300290240.6실험 2-(2)역시 w2값을 고정시키고 w1의 값을 변화시키면서 출력되는 Vp-p값과 Wout을 측정하였다.f= {1} over {2 pi RC}식을 이용하여 low filter의 주파수 값을 95.923㎐로 고정시켰다. 그리고 표 3과 같이 w1값을 변화시키면서 Vp-p값을 측정한 결과, w1=1060㎐일 때 Vp-p값이 제일 크게 나타났다.그림 9 실험2-(2)에서 w1과 Vp-p 사이의 관계 그래를 약 10㎐로 만든 실험 2-(1)에서 주파수 폭은 약 50㎐로 나타났고, 이 때의 Vp-p 차이는 약 340(mV)로 나타났다. 반면 low pass filter의 주파수를 약 100㎐로 만든 실험 2-(2)에서는 주파수 폭이 약 400㎐, Vp-p차는 약 340(mV)로 나타났다. 이를 보았을 때, low pass filter의 주파수가 작을수록 측정되는 주파수 폭이 좁아짐을 알 수 있었다. 또한 w1의 값이 변함에 따라 low pass filter의 주파수값이 작을수록 Vp-p변화량이 크게 나타난다는 것을 알 수 있었다.6. 결론이번 실험은 AD 633을 사용하여 회로를 구성하여 그 결과를 바탕으로 곱셈기에 대해 알아보는 것이었다. 먼저 실험 1에서는 AD 633의 X1, Y1에 같은 값을 입력하고, X2와 Y2는 접지 시킴으로써 입력 주파수와 출력 주파수 사이의 관계에 대해 알아보았다.입력 주파수의 값이 같으면 출력 주파수는 그 입력 주파수의 2배가 된다. 이는 표 1에서 볼 수 있듯이 Vin의 주파수가 650㎑가 될 때 까지{w _{0}} over {w _{e}}의 값이 거의 2에 가깝다. 그러나 그 이상이 되면{w _{0}} over {w _{e}}비율은 더 이상 2에 가깝지 않다. 그 이유는 AD 633이 일정 주파수보다 큰 주파수를 입력시키면 출력에 다 나타내지 못하기 때문이다. (그림 7 참고) 따라서 입력 주파수가 그 기준을 넘어서게 되면 입력 주파수와 출력 주파수 값은 거의 비슷하게 되고 따라서 그래프의 모양이 찌그러지게 된다. 이러한 특징으로 보았을 때, AD633을 이용한 회로에서 출력 주파수는 frequency 의존성을 갖고 있다고 할 수 있다.실험 2에서는 AD 633의 6번, 7번 단자에 low pass filter를 설치하여 그 관계를 알아 보고자 하였다. 먼저 w2의 값을 고정시키고 w1을 변화시키면서 Vp-p를 관찰하였다. 이론상으로 보았을 때,E=E _{0} cos(w _{1} -w _{2} )이므로 w1과 w2의 값이 같.

공학/기술| 2017.06.06| 10페이지| 1,500원| 조회(133)

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