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RC, RL 미적분회로 결과보고서 평가A+최고예요

실험 15. RC, RL 미적분 회로제출일 : 년 월 일분 반학 번조성 명21. 실험 목적R 및 C 소자를 이용하여 미분 회로를 구현하여 이를 측정함으로써 전기 회로 측면에서의 미분 개념과 적분 개념을 파악한다. 또한 R과 L을 이용하여 동일한 결과를 도출하는 방법을 확인하여 L과 C의 역할을 이해한다.- RC 미분 회로 및 적분 회로- RL 미분 회로 및 적분 회로2. 실험 이론(1) 커패시터의 전류, 전압 특성전하를 저장하는 능력 또는 정도를 커패시턴스라 하는데, 용량이 크면 같은 전압에서 더 많은 전하를 저장할 수 있다.커패시터의 충전과 방전이 따른 저항 소자 양단의 전압은■ 충전시 :v _{R} (t)=V _{dc} e ^{{-t} over {tau }}■ 방전시 : -v _{R} (t)=V _{dc} e ^{{-t} over {tau }}이에 따른 저항소자에 따른 충전과 방전에 따른 전류, 전압 관계식은■ 충전시 :i _{C} (t)= {V _{dc}} over {R} e ^{- {t} over {tau }}■ 방전시 : -i _{C} (t)= {V _{dc}} over {R} e ^{- {t} over {tau }}여기서 시정수 τ=RC이다.위의 결과로부터 커패시터의 전류는 양단의 전압을 미분한 관계에 있음을 알 수 있다.i_{C}(t)=C{{dv_{c}(t)}overdt커패시터 충전시의 (a)전하와 (b)전류의 모양(2) 인덕터의 전류, 전압 특성인덕터 소자의 특성에 의하여 회로가 닫혀 있을 때 인덕터 전류가 갑자기 증가 하지 못하고 커패시터 회로에서와 유사하게 지수 함수적으로 증가 하고, 회로가 개방되었을 때에는 인덕터 전류가 이와는 반대로 갑자기 감소하지 못하고 지수 함수적으로 감소한다. 이때 각각의 경우에서 인덕터에 인가되는 전류와 전압의 관계는 다음과 같이 정리 할 수 있다.■ 단락시 :i_{L}(t)={V_{dc} overR}(1-e^{-{t overtau}})v_{L}(t)=V_{dc}e^{-{t overtau}}■ 개방시 :i_{L}(t)={V_{dc} overR}e^{-{t overtau}}v_{L}(t)=-V_{dc}e^{-{t overtau}}여기서 시정수 τ는 회로의 소자값에 의해 결정되면 τ=L/R이다.RL 회로의 (a)전류 (b)전압 (c)전력(3) 미분 회로위 그림의 회로에서 커패시터 양단의 전압이 저항 양단의 전압보다 훨씬 크다면, 즉v _{i} (t) CONG v _{c} (t)이다. 따라서 출력전압인 저항 양단의 전압은 식i _{c} (t)`=`C {dv _{c} (t)} over {dt}와v _{i} (t) CONG v _{c} (t)에 의하여v _{C} (t)`=`v _{R} (t)`=`Ri _{C} (t)`=`RC {dv _{C} (t)} over {dt} ` CONG `RC {dv _{i} (t)} over {dt}가 되어 출력전압이 입력전압의 미분값에 비례함을 알 수 있는데, 이 회로를 미분회로라 한다.■ 입력에 전압을 가하면 콘덴서 C에 전하가 모이기 시작한다. 전하가 모이는 것과 함께 콘덴서에 흐르는 전류가 감소되며 콘덴서 및 저항에 흐르는 전류의 변화는 아래의 식으로 구할 수 있다.i = (V/R)e-(t/CR)ｉ： 시간과 함께 변화하는 전류（Ａ）Ｖ： 인가 전압（Ｖ）Ｒ： 저항치（Ω）Ｃ： 콘덴서 （Ｆ）ｅ： 자연 대수(2.71828)ｔ： 충전 개시 후 경과 시간（秒）ＣＲ： 시정수（Ｃ×Ｒ）■ 저항기 R 의 양단에 걸리는 전압의 변화는 다음 식으로 구할 수 있으며 그래프로 그린다면 오른쪽 그림같이 나타낼 수 있다.iR = V[e-(t/CR)](4) 적분 회로위 그림의 회로에서 커패시터 양단의 전압을 출력전압으로 간주하고, 저항 양단에 걸리는 전압이 커패시터 양단에 걸리는 전압보다도 훨씬 크다면, 즉,v _{R} (t)` >> `v _{C} (t)가 되면 입력전압은 저항 양단의 전압과 거의 같게 된다. 즉,v _{i} (t)` CONG `v _{R} (t)`=`Ri _{C} (t)이다. 따라서 출력전압인 커패시터 양단의 전압은 식i _{c} (t)`=`C {dv _{c} (t)} over {dt}와v _{i} (t)` CONG `v _{R} (t)`=`Ri _{C} (t)에 의하여v _{o} (t)`=`v _{C} (t)`=` {1} over {C} int _{} ^{} {i _{C} (t)dt} `=` {1} over {RC} int _{} ^{} {v _{R} (t)dt} ` APPROX ` {1} over {RC} int _{} ^{} {v _{i} (t)dt}가 되어 출력전압이 입력전압의 적분값에 비례함을 알 수 있다. 이 회로를 적분 회로라 한다.■ 입력에 전압을 가하면 콘덴서 C 에 전하가 모이기 시작한다. 전하가 모이는 것과 함께 콘덴서에 흐르는 전류가 감소된다. 콘덴서 양단에 걸리는 전압의 변화는 아래의 식으로 구할 수 있다.Vc = V[1-e-(t/CR)]i ： 시간과 함께 변화하는 전류（Ａ）Ｖ： 인가 전압（Ｖ）Ｒ： 저항치（Ω）Ｃ： 콘덴서 （Ｆ）ｅ： 자연 대수(2.71828)ｔ： 충전 개시 후 경과 시간（秒）ＣＲ： 시정수（Ｃ×Ｒ）■ 콘덴서 (C) 의 양단에 걸리는 전압의 변화는 다음 식으로 구할 수 있으며 그래프로 그린다면 오른쪽 그림같이 나타낼 수 있다.Vc = V[1-e-(t/CR)]3. 사용 계기 및 부품신호발생기 오실로스코프 브레드 보드저항(10Ω, 100Ω, 1kΩ, 10kΩ)인덕터(1mH) 커패시터(10μF)4. 실험방법미분 회로적분 회로1) 위 그림과 같이 미분 회로와 적분회로를 연결한다.2) RL 미분 적분회로일 때 주어진 조건들로 출력 파형을 관찰한다.- 입력 주파수 : 10kHz- 저항 : 10Ω, 100Ω, 1kΩ- 인덕터 : 1mH2) RC 미분 적분회로일 때 주어진 조건들로 출력 파형을 관찰한다.- 입력 주파수 : 1kHz- 저항 : 100Ω, 1kΩ, 10kΩ- 커패시터 : 10μF▣ 실험결과표 15.1부품값10Ω100Ω1kΩRL미분회로1 mHRL적분회로1 mH표 15.2부품값100Ω1kΩ10kΩRC미분회로10μFRC적분회로10μF▣ 검토 및 보고 사항1) 심험 결과로부터 RC 미분 회로 및 적분 회로, RL 미분 회로 및 적분 회로를 비교하여 논하시오.RC 미분 회로를 보면 시상수가 커질수록 아래 그림과 같이 기대했던 미분 곡선에 가장 가깝게 나오는 걸 알 수 있었다. 이와는 반대로 시상수가 가장 작은 첫 번째의 경우 방전이 제대로 이루어 지지 않은 파형을 볼 수 있었다.V _{R} (t)0tRC 적분 회로도 시상수가 커질수록 기대했던 적분 곡선에 가장 가깝게 나오는 걸 알 수 있었다.RL 미분 회로를 보면 시상수가 작아질수록 아래 그림과 같이 기대했던 미분 곡선에 가장 가깝게 나오는 걸 알 수 있었다. 이와는 반대로 시상수가 가장 큰 첫 번째의 경우 방전이 제대로 이루어 지지 않은 파형을 볼 수 있었다.RC 적분 회로도 시상수가 작아질수록 기대했던 적분 곡선에 가장 가깝게 나오는 걸 알 수 있었다.2) RC미분 회로 및 적분 회로, RL 미분 회로 및 적분 회로가 실제 전자 회로에서 사용될 만한 곳에 대하여 논의하시오.- 미분 회로구형파 입력 신호로부터 펄스형태의 신호를 만들 때회로간의 직류성분의 관계를 없애고 싶을 때(구형파의 신호는 일그러짐이 발생)자동차의 속도 검출기 등에도 사용- 적분 회로입력파형 신호의 상승 부분을(positive edge) 늦출 때 사용입력 신호가 펄스형태의 경우 펄스의 발생 빈도에 따라 출력전압을 여러가지로 변화시키는 회로에도 사용(이 경우에는 축적된 전하를 내보내기 위하여 콘덴서와 병렬로 저항기를 넣어야 함)

공학/기술| 2018.08.25| 8페이지| 3,000원| 조회(1,087)

결과보고서, RC, 미적분회로, 기초전자전기실험, RL 미적분회로

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18. 다이오드 회로와 발광 다이오드 회로 결과보고서

실험 18. 다이오드 회로와 발광 다이오드 회로제출일 : 2014 년 10 월 29 일분 반학 번조성 명2▣ 결과보고서1. 실험이론*순방향 전압 강하V _{F} 다이오드의 양극(A)에는 양(+)의 극성을, 음극(K)에는 음(-) 극성을 가지도록 전압을 인가하며, 회로 중에 순방향 전류(If)가 흐르게 되며 양단에는 순방향 전압(Vf)이 약 0.7정도 나타난다.*항복전압BV _{R} pn접합에 가하는 역방향 전압의 크기가 어느 한계를 넘으면 전자 사태를 일으켜 큰 전류가 흐르게 된다. 항복이란 전류의 급격한 증가를 의미하며, 항복영역이 시작되는 전압을 항복 전압이라 한다. 항복 전압은 제너 전압이라고도 하며, 반도체 중의 불순물이 많을수록 항복 전압은 낮아진다. 절댓값이 큰 전류가 흘러도 파괴되지 않고, 전압을 작게 하면 전류도 감소한다.*포화 전류I _{S} 다이오드가 순방향바이어스 될 때는 단락 스위치처럼 작동하고 순방향 전류는 전압에 따라 증가한다, 순방향전류는 회로의 차라미터에 의해 제한된다. 다이오드가 역방향 바이어스 될 때는 포화전류라고 부르는 작은 역방향 전류 Is 만 흐른다.*반파 정류 회로다이오드 하나만 이용해서 양의방향이나 음의방향 전류를 없애는 방식. 전류가 +일때는 흐르고, -일때는 흐르지 않으므로 파형의 반밖에 사용하지 못한다. 따라서 비효율적이다. 왼쪽 교류전류가 반파 정류회로를 거치면 오른쪽 파형처럼 변한다.*전파 정류 회로다이오드 두개를 이용해서 전류가 +,-일때 모두 전류를 통하게 하는 회로이다. 전류를 나누어서 다이오드를 통과시키므로 입력전압보다 출력전압이 낮다. 전파 정류회로를 거치면 아래 그림처럼 파형이 바뀐다.2. 실험과정1) 전원이 꺼져있는 상태에서 그림과 같은 회로를 연결하라.(R=1k OMEGA )2) 스위치 S를 닫고, 직류 가변전원V _{S}를 조절하여V _{AK}의 각전압에 대해I _{D}를 측정하여 표에 기록하라.3)전원이 꺼져 있는 상태에서 그림과 같은 회로를 연결하라.4) 전원을 켜고 입력전압V _{i}와 출력전압V _{o}의 파형을 오실로스코프로 측정하여 표에 기록하라. 출력전압의 직류값을 측정하여 기록하라.▣ 실험결과[실험 1]표 18.1 다이오드의 전압-전류 특성순 방 향 바 이 어 스Vi [V]VAK [V]ID [mA]0.20.2270.00050.40.4550.00070.60.6270.00110.80.8050.00321.01.0220.01481.21.2550.0280다이오드의 양극(A)에는 양(+)의 극성을, 음극(K)에는 음(-) 극성을 가지도록 전압을 인가하며, 회로 중에 순방향 전류(If)가 흐르게 되며 양단에는 순방향 전압(Vf)이 약 0.7정도 나타난다하였는데, 이론과 마찬가지로 다이오드의 순방향 전압 강하의 측정치가 0.7V로 나타난다.[실험 2]표 18.2 반파 정류 회로전 압 파 형VAB = ViV(p-p)=5VXVOV(peak)=1.7VVdc[V]=0.504입력전압과 출력전압의 첨두치의 차를 보면 약 2.5V-1.7V=0.8V이다. 실제의 다이오드 모델을 사용하는 경우에는 0.7V의 장벽전위를 고려해야 한다. 양의 반주기 동안 다이오드가 순방향 바이어스 되기 위해서는 입력전압을 장벽전위 이상 걸어줘야 한다. 그러므로 위의 파형에서 보여주는 것처럼, 실리콘 다이오드의 반파 출력은 입력의 첨두치보다 0.7V 낮게 나타난다. 인가된 입력전압의 첨두치가 장벽전위보다 상당히 큰 경우(적어도 10V 이상)에는 장벽 전위의 영향을 무시할 수 있는 이상 다이오드 모델의 사용이 가능하다.

공학/기술| 2018.08.25| 3페이지| 1,000원| 조회(275)

실험보고서, 결과보고서, A+, 1학년, 다이오드 회로, 기초전자전기실험, 발광 다..

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17. RLC공진회로 결과보고서

실험 17. RLC 공진 회로제출일 : 2014 년 10 월 23 일분 반학 번조성 명21. 목적RLC를 이용한 직렬 및 병렬 공진회로를 각각 구현하며, 공진회로의 주파수 특성을 측정 분석하여 공진 개념과 시스템의 주파수 개념을 파악한다.2. 이론(1) RLC 직렬 공진 회로RLC로 구성된 회로에 교류전압을 가할 때 전압과 전류가 동위상이 되는 경우를 공진이라 하며, 이때의 주파수를 공진 주파수라 한다. 즉, 공진시 리액턴스 성분은 서로 상쇄된 것이나 마찬가지 이므로 합성 임피던스 또는 합성 어드미턴스는 순저항 성분만 남게된다. 따라서 어떤 회로의 합성 임피던스 또는 합성 어드미턴스는 리액턴스 성분이 0이 되므로 무효전력은 존재할 수 없고, 순저항 성분에서 소모되는 유효전력만 존재하게 되므로 역률은 1이 된다.그림 17.1 과 같이 R,L,C 소자를 직렬로 접속한 회로를 직렬 공진 회로라고 한다. 이 회로의 임피던스는Z`=`R`+`j(wL`-` {1} over {wC} )이 되므로, 임피던스가 순저항 성분만을 갖기 위한 조건은w _{0} L`=` {1} over {w _{0} C}이 되고, 이 조건을 만족하는 각 주파수w _{0}는w _{0`} = {1} over {sqrt {LC}} 이 되며 이w _{0}를 공진 각주파수라 한다. 따라서 공진 주파수f _{0}는f _{0} = {1} over {2 pi sqrt {LC}} 이 된다.또한 직렬 공진회로에서 리액턴스 X의 주파수 특성을 보면 그림 17.2 와 같이 되므로f _{0} 이하에서는 용량성이 되고,f _{0} 이상에서는 유도성이 된다. 따라서 직렬 공진회로에서 전압과 전류간의 위상관계는f _{0}이하에서는 전류의 위상이 전압의 위상보다 앞서게 되고),f _{0}이상에서는 전류의 위상이 전압의 위상보다 뒤지게 된다.직렬 공진 회로에 가해지는 전압이 주파수에 관계없이 일정할 경우 직렬 공진 회로에 흐르는 전류와 주파수 간의 관계는 그림 17.3 과 같이 된다. 즉, 공진시에 최대전류가 흐르게 되며, 그 크기것을 알 수 있다. 그런데 직렬 공진 회로에서 R을 L에 포함된 등가 저항이라고 보면 L의 품질은 R이 작을수록 좋다고 볼 수 있다. 따라서 R이 작을수록 Q는 크므로 Q는 L의 품질을 결정하는 중요한 수치가 된다.이제 Q를 이용하여 직렬공진회로에서 R, L, C 각 소자에 걸리는 전압을 표현하면 식과 같이되고 이를 벡터로도 표현하면 그림 17.4와 같다.V _{R`} =RI _{0} =EV _{L`} =`jw _{0} LI _{0} =j {w _{0} L} over {R} E=jQEV _{C} = {I _{0}} over {jw _{0} C} =-j {E} over {w _{0} CR} =-jQEV _{} =V _{R} +V _{L} +V _{C}식에서 보는 바와 같이 공진시 L또는 C에 걸리는 전압의 절대치는 인가 전압 E의 Q배가 된다는 것을 알 수 있다. 따라서 직렬 공진 회로에서의 Q를 전압 확대비라고 한다. 이는 실제 회로설계에서 대단히 중요한 의미를 갖게 된다. 예를 들어 , Q가 200인 L 과 C를 직렬로 연결하고, 10V 의 전압을 가하여 공진시켰을 경우 L 또는 C 양단의 전압은 2000V나 된다. 즉, 충분한 내압을 갖는 L, C 를 사용해야만 회로소자를 파괴시키지 않고 정상동작을 시킬 수 있게 되는 것이다.(2) RLC 병렬 공진 회로공진에 관한 기본적인 이론은 직렬공진의 경우나, 병렬공진의 경우나 모두 같다고 볼 수 있다. 다만 회로가 다를 뿐이다. 따라서 본 회로에서는 병렬 공진 회로가 직렬 공진회로와는 그 특성면에서 차이가 있다는 점을 주로 다루겠다.1) 이론적인 병렬 공진 회로공진회로에서의 R은 실제로 접속하는 것이 아니고, L의 등가적인 저항이라 보는 것이 타당하다. 따라서 그림과 같은 회로의 경우는 이상적인 R,L,C만 병렬로 접속되어 있으므로 이 회로는 실제로는 구성할 수 없다. 따라서 이를 이론적인 병렬 공진 회로라고 한다. 그러나 이 회로의 해석은 병렬 공진 회로의 특성을 이해하는데 매우 중요하다.합성 어드미턴스는Y= {로에 한정된다는 것을 유념하여야 한다.2) 실제적인 병렬 공진 회로실제적인 병렬 공진회로는 L에 등가저항 R이 포함된 회로로 고려되어야 하므로, 그림 17.7과 같은 회로가 된다. 이 회로의 해석은 지금까지의 해석 방법과 같이 해도 무방하나 페이저도의 개념을 확실하게 하기 위해서 그림 17.8 과 같이 위상관계를 이용하여 해석해 보겠다. 그림 17.7 회로에서 전압을 기준으로 할 때 C에 흐르는 전류는 전압보다 위상이 90도 앞서야 되며, L로 흐르는 전류는 L에 직렬로 연련된 R의 영향으로 전류의 위상은 전압보다theta `=`tan ^{-1} (w _{0} L/R) 만큼 뒤지게 된다. 또한 공진시 인가전압V _{out}과I _{0}의 위상은 동상이 되어야 하므로 이 관계를 종합하면 공진시의 페이저 그림은 그림 17.8로부터 공진시 전류I _{0}를 구하면I _{0} =`I _{C} ``cot` theta =` {CR} over {L} `V _{out}=`I _{L} ``cos` theta `=` {R} over {R ^{2} +w _{0} ^{2} `L ^{2}}이 되므로, 공진시 임피던스는 다음과 같이 된다.Z`=` {V _{out}} over {I _{0}} = {L} over {RC} = {R ^{2} +w _{0} ^{2} `L ^{2}} over {R}따라서 식으로부터 공진 각주파수를 구하면 다음과 같이 된다.w _{0} =` sqrt {{1} over {LC} - {R ^{2}} over {L ^{2}}}한편 병렬 공진회로에서 Q는 전류 확대비를 나타내므로 그림 17.8로부터 Q를 구하면Q= {I _{L}} over {I _{0}} =tan` theta `=` {w _{0} L} over {R}이 되며, 다른 방법으로 다시 구하면Q= {I _{L}} over {I _{0}} = {1} over {tan` theta } `=` {sqrt {R ^{2} +w _{0} ` ^{2} L ^{2}}} over {R} 이 된다. 그런데 위 두식의 값은 분명}} 를 구하여 기록7) 이론적으로 선택도Q`=` {1} over {R} sqrt {{L} over {C}} 구하여 기록8) 과정 3)에서 얻은 결과를 가로축은 주파수, 세로축은 전류로 하여 공진 특성 곡선을 모눈종이에 그려서 일반적인 공진 특성과 비교해 본다.9) 그림과 같이 회로 연결10) 신호발생기 출력(5V) 을 일정하게 유지하면서 발진 주파수를 100Hz ~20kHz 까지 변화 시킨다.11) 각 주파수에서 회로에 흐르는 전류 I=V/R 을 구하여 그 중 최대가 되는 주파수를 구한다. 이때의 주파수가 공진 주파수f _{0}이 된다. 이 공진 주파수와 이때의I _{C}와I _{L}을 기록12)X _{L} =V _{LC} /I _{L} ``,``X _{C} =V _{LC} /I _{C} 계산해 기록13)Q=X _{L} /R`=`X _{C} R구하여 기록14) 이론적으로 공진주파수f _{0} = {1} over {2 pi sqrt {LC}} 를 구하여 기록15) 이론적으로 선택도Q`=` {1} over {R} sqrt {{L} over {C}} 구하여 기록16) 과정 11)에서 얻은 결과를 가로축은 주파수, 세로축은 전류로 하여 공진 특성 곡선을 모눈종이에 그려서 일반적인 공진 특성과 비교해 본다.▣ 실험결과[실험 1]표 17.1측정값이론값f0[kHz]VC[V]VL[V]XL[Ω]XC[Ω]f0[kHz]XL[Ω]XC[Ω]0.250.2820.27465.3367.240.25162.831963.662다음 실험 결과를 이용하여 공진 곡선을 그리시오.f[Hz]I(mA)1004.062504.095004.061k4.002k3.713k3.374k3.025k2.716k2.437k2.208k2.009k1.8410k1.6912k1.4614k1.2516k1.0318k0.8120k0.69[실험 2]표 17.2측정값이론값f0[kHz]IC[mA]IL[mA]VLC[V]XL[Ω]XC[Ω]f0[kHz]XL[Ω]XC[Ω]0.285.3345.46820.33160.531862.05470.25162.경우도 마찬가지이다. Q는 공진 곡선이 예리할수록 커지므로 Q를 첨예도라고도 한다. 또한 공진은 어떤 특정의 주파수에서 동조됨을 의미하며, Q가 클수록 공진 주파수에서 정확하게 동조하게 되므로 Q를 선택도라고도 한다.지금까지 설명한 조건으로 반전력점의 각 주파수w _{1`,} `w _{2}를 구하여 이를 식에 대입하면 다음과 같다Q=` {w _{0} L} over {R} =` {1} over {w _{0} CR}즉, Q는 유도성 리액턴스와 저항의 비가 된다는 것을 알 수 있다. 그런데 직렬 공진 회로에서 R을 L에 포함된 등가 저항이라고 보면 L의 품질은 R이 작을수록 좋다고 볼 수 있다. 따라서 R이 작을수록 Q는 크므로 Q는 L의 품질을 결정하는 중요한 수치가 된다.- 병렬 공진 회로의 Q이론적인 병렬 공진 회로의 Q는 직렬 공진의 경우와는 반대로 R이 크면 클수록 Q도 커지게 된다. 이는 Q가 L의 품질을 결정하는 요소로도 사용될 수 있다는 면에서 볼 때는 분명히 모순이나 이상적인 L을 사용한 경우엔 오히려 R이 포함된 병렬 공진 회로의 경우, 이 R을 C의 유전체 저항으로 고려하면 유전체 저항이 클수록 C는 우수한 것이므로, 병렬 공진 회로에서 Q는 C의 품질을 나타낸다고 볼 수 있다. 그러나 이것은 방금 설명한 회로에 한정된다는 것을 유념하여야 한다.3) 직렬 공진에 관하여 논하시오.그림 (a)의 RLC 직렬회로는 커패시터 양단전압의 페이서 표기를V_C라 하면X_S = V_S,X = V_C이므로 RLC회로(2계회로)에서의X = ω_0^2 over{ (-ω^2 + ω_0^2 )+j2αω } X_s은V_C = ω_0^2 over {(-ω^2 + ω_0^2 ) + j2αω} V_S로 바꿔 쓸 수 있다. 이 때 감쇠상수 α와 공진주파수ω_0은 각각α = R over 2L,ω_0 = 1 over sqrt LC이다. 그림 (a) 회로에서V_R (t) = Ri (t) = RC {dv_C (t)} over dt의 관계를 가지며, 이에 상응하는 페이서 표기는V_R =력점

공학/기술| 2018.08.25| 11페이지| 1,000원| 조회(339)

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16. RLC 필터 결과보고서

실험 16. RLC 필터제출일 : 2014 년 10 월 15 일분 반학 번조성 명21. 실험이론전기 신호는 한 개 이상의 주파수로 구성되는 경우가 있다. 예를 들어, AM 라이도 신호는 음성과 음악 등을 포함한 고주파로 구성되어 전파되고, 라디오를 켤 때 음성 주파수로 복원된다. 여기에서 반송 주파수는 특정하게 지정된 주파수를 이용하게 된다. 수신기는 고유의 반송 주파수만 선택하고 다른 주파수는 제거하는 회로를 가지고 있다. 변조된 신호가 무선 수신기에 도착하면 반송파는 제거되고 음성 신호만 스피커를 통하여 출력된다. 특수한 주파수를 선택하고 제거하는 과정을 필터링이라고 하며 이러한 장치를 필터라 한다. 필터에는 여러 종류가 있다. 사용 소재를 기준으로 하여 보면, 저역통과 필터와 고역통과 필터로 구분 할 수 있다.(1) 저역 통과 필터저역통과 필터는 인가전압의 저주파 성분만을 통과시켜 부하저항 양단에 출력전압을 발생시키고 고주파 성분은 출력단에서 감쇠시키거나 저지시키는 것이다. 오른쪽 그림과 같이 동작한다.오른쪽 그림과 같이 하나의 커패시터와 하나의 저항을 이용하여 필터를 만든 후 출력전압과 입력전압의 비를 나타내보면 다음과 같다.T(s)= {V _{out} (s)} over {V _{i`n`} (s)} = {R _{L}} over {R _{S} +R _{L}} {w _{c}} over {s+w _{c}}이고 s→0인 낮은 주파수에서는 커패시터의 리액턴스(X _{C} = {1} over {2 pi fC})는 거의 무한대에 가까우므로 출력단에는 T(s)가 최댓값에 가까운{R _{L}} over {R _{S} +R _{L}} V _{i}를 갖고,s -> INF 에서는 커패시터의 리액턴스는 매우 작아져 출력단에 나타나는 전압은 T(s)→0이 된다. 이러한 특성은 커패시터는 주파수가 증가하면 교류 신호에 대해서는 단락 회로와 같이 동작하기 시작하여 출력 전압을 작게 하는 결과를 가져온다.다음 그림의 회로는 저항과 인덕터로 구성된 필터회로이며 전달함수는T(s)= {V _{out} (s)} over {V _{i`n`} (s)} = {R _{L}} over {R _{S} +R _{L}} {w _{c}} over {s+w _{c}}이고,w _{c} = {R _{S} +R _{L}} over {L}이다. 이 때s -> INF 이면 인덕터의 리액턴스(X _{L`} `=`2 pi fL)는 거의 무한대에 가까워지므로 출력단에 나타나는 전압은 거의 0이 되어 고주파 신호를 잘 통과시키지 않는다. 또한 s→0이면 인덕터의 리액턴스는 매우 작아져 단락되어 출력단에 나타나는 전압은{R _{L}} over {R _{S} +R _{L}} V _{i}이 나타난다.(2) 고역 통과 필터고역통과 필터는 오른쪽 그림에 보인 바와 같이 저역통과 필터와 반대 동작을 하며, 인가전압의 고주파 성분만을 통과시켜 부하저항 양단에 출력전압을 발생시키고 저주파 성분은 출력단에서 감쇠시키거나 저지시키는 것이다.오른쪽 그림의 회로는 커패시터로 구성된 필터회로 이며 전달 함수는T(s)= {V _{out} (s)} over {V _{i`n`} (s)} = {R _{L}} over {R _{S} +R _{L}} {s} over {s+w _{c}}이고,w _{c} = {1} over {(R _{S} +R _{L} )C}이다. 회로를 근사적으로 고찰해보면 s→0이면 커패시터의 리액턴스(X _{C} = {1} over {2 pi fC})는 거의 무한대에 가까우므로 출력단의 전압은 0이 되어 저주파 신호를 잘 통과시키지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한 주파수가s -> INF 에서는 커패시터의 리액턴스는 매우 작아져 출력단에는{R _{L}} over {R _{S} +R _{L}} V _{i}이 나타난다.다음 그림의 회로는 저항과 인덕터로 구성된 필터회로이며 전달함수는T(s)= {V _{out} (s)} over {V _{i`n`} (s)} = {R _{L}} over {R _{S} +R _{L}} {s} over {s+w _{c}}이고,w _{c} = {R _{S} R _{L}} over {(R _{S} +R _{L} )} {1} over {L}이다. s→0이면 인덕터의 리액턴스는 매우 작아져 단락되어 출력단에 나타나는 전압은 거의 0이 되어 저주파 신호는 잘 통과시키지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한s -> INF 이면 인덕터의 리액턴스(X _{L`} `=`2 pi fL)는 거의 무한대에 가까워지므로 출력단에 나타나는 전압은{R _{L}} over {R _{S} +R _{L}} V _{i}이 나타난다.이러한 고역통과 필터과 저역통과 필터를 서로 결합한 합성 필터는 어느 회로에 의해서도 저지되지 않는 주파수 대역을 가지는 대역 통과 필터로 작용한다.2. 실험과정저역통과필터1) 오른쪽 그림(a)의 회로를 구성한다. 인덕터L`=40mH,``R=1k OMEGA 이고 교류 전압계는 신호발생기 양단에 연결한다.2) 신호발생기를 100Hz로 설정하고 그 출력을 5V _{r`ms}로 조정한다. 같은 전압계를 이용하여 R 양단의 전압V _{R}을 측정하여 표에 기록한다.3) 표에 있는 각각의 주파수에 대하여 과정 2)를 반복한다.4) 표에서 얻은 결과를 이용하여(V _{R} -f)곡선을 그리고 차단 주파수를 확인한다.5) 오른쪽 그림(b)와 같이 R과 병렬로0.1 mu F 커패시터를 연결하고 2) ~3)을 반복한다.6) 과정 5)에서 얻은 결과를 과정 4)의 결과와 같은 그래프 상에 그리고 차단 주파수를 확인한다.고역통과필터1) 오른쪽 그림(a)의 회로를 연결한다. 교류 전압계를 신호발생기 양단에 연결하여 그 출력을 측정할 수 있도록 한다.2) 신호발생기의 주파수를 100Hz로 설정하고 출력을 5V _{r`ms}로 조정한다. 같은 전압계를 이용하여 R 양단의 전압V _{R}을 측정하여 표에 기록한다.3) 표에 있는 각각의 주파수에 대하여 과정 3)을 반복한다.4) 표의 결과 값을 이용하여(V _{R} -f)곡선을 그리고 차단 주파수를 찾는다.5) 오른쪽 그림(b)와 같이 R 양단에40mH 인덕터를 연결하고 2)~3)을 반복한다.6) 과정 5)의 결과를 과정 4)의 결과와 같은 그래프에 그리고 차단 주파수를 확인한다.▣ 실험결과[실험 1] - 저역통과필터표 16.1주파수[Hz]신호발생기 출력[Vrms]VR [Vrms]그림 (a)그림 (b)1005V _{r`m`s it}4.10V1205V _{r`m`s it}4.10V1305V _{r`m`s it}4.09V1405V _{r`m`s it}4.09V1505V _{r`m`s it}4.09V2005V _{r`m`s it}4.09V3005V _{r`m`s it}4.08V5005V _{r`m`s it}4.05V7005V _{r`m`s it}4.01V9005V _{r`m`s it}3.96V10005V _{r`m`s it}3.94V4.33V13005V _{r`m`s it}3.85V4.49V15005V _{r`m`s it}3.78V4.60V20005V _{r`m`s it}3.60V4.80V30005V _{r`m`s it}3.23V3.89V(1)저역통과필터저역통과필터는 높은 주파수는 차단하고 낮은 주파수를 통과시키는 필터이다. 인덕터와 저항의 직렬연결로 이루어진 회로에 교류 전압5V _{r`ms}를 가해주었을 때의 그래프는 오른쪽 그래프와 같다. 인덕터는X _{L} =2 pi fL 이므로 주파수가 증가할수록 임피던스의 크기도 증가하므로, 주파수가 증가하면 저항에 걸리는 전압이 감소한다. 그래프에서도 주파수가 높아질수록 저항 R에서 출력되는 전압이 줄어듦을 볼 수 있는데, 이는 저역통과필터의 특성이다. 차단 주파수는 출력전압이 최대 출력 신호의 70.7%에 해당 되는 주파수인데, 이를 계산하면5V _{rms} TIMES 0.707=3.535V 이고 이 값은 2625Hz의 주파수에 해당한다. 차단주파수는 2625Hz이다.커패시터를 저항에 병렬로 연결하면 임피던스의 값이 감소하여 저항에서 출력 전압이 이 전 실험보다 좀 더 커진다. 그래프에서도 그렇게 나타나고, 차단주파수는 3.535V에 해당하는 3375Hz이다. 그러나 저역통과필터는 이론상으로 주파수가 증가할수록 전압이 감소해야하지만, 커패시터를 병렬 연결한 후에는 전압이 증가하다가 일정주파수부터 감소함이 실험 데이터 상에서 나타났다.[실험 2] - 고역통과필터표 16.2주파수[Hz]신호발생기 출력[Vrms]VR [Vrms]그림 (a)그림 (b)1005V _{r`m`s it}0.211205V _{r`m`s it}0.261305V _{r`m`s it}0.291405V _{r`m`s it}0.321505V _{r`m`s it}0.352005V _{r`m`s it}0.493005V _{r`m`s it}0.765005V _{r`m`s it}1.267005V _{r`m`s it}1.719005V _{r`m`s it}2.0910005V _{r`m`s it}2.260.6913005V _{r`m`s it}2.701.2315005V _{r`m`s it}2.931.6820005V _{r`m`s it}3.363.0930005V _{r`m`s it}3.805.22(2) 고역통과필터고역통과필터는 낮은 주파수는 차단하고 높은 주파수를 통과시키는 필터이다. 커패시터와 저항의 직렬연결로 이루어진 회로에 교류 전압

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20. 기초논리회로 결과보고서 평가A+최고예요

실험 20. 기초 논리 회로제출일 : 2014년 11월 12일분 반학 번조성 명221. 실험이론논리 함수를 디지털 전자 회로로 구현하는 경우, 높은 전압을 “1”상태로, 낮은 전압을 “0” 상태로 간주한다. “1” 상태를 High, “0” 상태를 Low로 나타낸다.-AND 회로입력출력ABF000010100111AND 회로는 모든 입력이 “1”일 때만 출력이 “1”이고, 그 외의 모든 입력 조합에 대해서는 출력이 “0”이다. AND 회로의 진리표는 위의 표와 같고 회로는 위의 회로와 같다.-OR 회로입력출력ABF000011101111OR 회로는 모든 입력이 “0”일 때만 출력이 “0”이고, 그 외의 모든 입력 조합에 대해서는 출력이 “1”이다. OR 회로의 진리표는 위의 표와 같고 회로는 위의 회로와 같다.2. 실험방법(1)전원이 꺼져 있는 상태에서 그림의 회로를 연결하라. 7번핀은 접지에 연결하고 14번 핀을 +5V에 연결함을 확인해야 한다.(2) 전원을 켜고 표 20.4의 네 가지 입력 조건에 대해 출력 핀(3번)의 전압을 측정하여 기록한다.4. 실험결과표 20.4 OR 회로 실험입 력출 력 (IC)단자 1 전압 [V]단자 2 전압 [V]단자 3 전압 [V]000.08580+53.527+504.430+5+54.510▣ 고찰 및 검토논리 IC의 사용에 있어서 논리 전압 레벨은 “1”상태는 전압이 2~5V, "0“상태는 0~0.8V로 정의한다.입력출력단자1단자2단자*************단자 1과 단자 2는 OR 회로로 연결되어 있으며 단자 3으로 출력된다. 단자 1,2 전압이 0V일 때는 출력이 0.0858V이므로 출력은 “0”상태로 나타난다. 단자 1의 전압이 0이고 단자 2의 전압이 +5V일 때는 단자 3 전압은 3.527V로 “1”상태의 전압 레벨이다. 단자 1의 전압이 +5V, 단자 2의 전압이 0V일 때는 단자 3의 전압이 4.430V로 “1”상태의 전압 레벨이다. 단자 1,2의 전압이 +5V일 때는 출력이 4.510V로 “1”상태의 전압 레벨이다. 이는 실험에 우리가 실험에 이용하였던 74LS32(quad 2-input OR gate) 다이오드가 오른쪽의 OR 회로의 진리표와 같은 기능을 수행함을 알 수 있다.

공학/기술| 2018.08.25| 2페이지| 1,000원| 조회(167)

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