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POWER SUPPLY와 COUNTER 응용설계

POWER SUPPLY 와 COUNTER 응용설계목차 PART 1 1. 설계 방향 2.POWER SUPPLY 관련이론 3.POWER SUPPLY 시뮬레이션 4. 필요물품 PART2 1. 설계 방향 2.COUNTER 관련이론 3.COUNTER 시뮬레이션 4. 필요물품PART1POWER SUPPLY 설계방향 설계 방향 깔끔한 회로 for 확장성 기능적인 부분 [LED] 이용 전원의 ON/OFF 표시 [DIGITAL VOLTMETER] 이용 시각적으로 출력전압 확인POWER SUPPLY 관련이론 전체 모형도 출저 : 김형석 교수님 강의자료 변압기 정류기 리플 최소화 일정 전압 유지 (5v,)POWER SUPPLY 시뮬레이션 회로 정류기 필터 레귤 레이터 부하저항필요물품 (1) 220v /25v 변압기 660uf 전해 capacitor 3A 브리지 다이오드 zener 다이오드 Regulator 5v필요물품 (2) 디지털 볼티미터 220 Ω 저항 LED ON/OFF 스위치PART2COUNTER 설계방향 설계 목표 - 실제 은행과 같은 SYSTEM 구현 - 회로의 확장성 고려 ( 수리 및 확장 ) 부가적인 부분 - 최대 대기인원 9 명 99 명대기표 발급 시스템 알고리즘 대기번호를 받는다 호출번호 받는다 (7-segment 구현 ) (7-segment 구현 ) 대기번호 감소관련이론 (1) 카운터 7447 UP DOWN A B C D A’ B’ C’ D ’ A B C D 0 0 0 0 1 0 0 0관련이론 (2) Data sheet 74192 7447 7-segment( cathode )시뮬레이션 대기 호출 대기표 창구 1 창구 2 RESET필요물품 IC 7447 74192 7408 7-segment display Push Button switch 저항 (1 ㏀ ) 11 개 Capacitor최종 설계도 PART1+PART2역할 분담 예비 발표 제작 결과 발표 PPT 제작 , 발표 공동 자료조사 자료 조사 공동 PPT 제작 , 발표 시뮬레이션 공동 PPT 제작 , 발표일정 12 13 예비제안서 14 15 재료 구매 16 POWER SUPPLY 제작 17 COUNTER 제작 18 19 20 21 피드백 및 문제점 개선 22 23 PPT 제작 24 25 26 27 28 29 30Q A{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2018.07.31| 19페이지| 4,000원| 조회(140)

실험, 광운대학교, 전자공학과, 전기공학과

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Power Supply Counter 응용설계 자료조사

Power Supply 와 Counter 응용설계 제안서 발표목차 1. 설계목적 설계 목표 설계 규격 설계 모형 2. Power Supply 관련이론 회로도 시뮬레이션 3. 기타 사용부품 설계 일정 역할 분담 3. Counter 관련이론 회로도 시뮬레이션3 / 20 220V AC 를 5V DC 로 출력하는 Power Supply 설계 최종 DC 출력 Ripple 3% 미만 대기표 발급시스템 Counter 와 Digiter Logic 을 이용하여 제작 Counter 를 7-Segment LED 로 표현 설계 목표4 / 20 Bridge 정류회로와 Capacitive filter 사용 Capative filter 출력 Ripple 10% 미만 Zener diode 와 IC regulator 이용 최종 DC 출력 Ripple 3% 미만 UP Button 1 개 이상 , Down Button 2 개 이상 , Reset Button 설계 최대 대기인원 9 설계 규격5 / 20 설계 모형 5 V DC 출력 Bridge 정류회 로 Capacitive filter 변압기 Zenor Diode 220V AC 입 력6 / 20 설계 모형 7-SEGMENT 4510 74148 UP BUTTON DOWN BUTTON RESET BUTTON7 / 20 Transformer8 / 20 Bridge 정류기9 / 20 Capacitive filter10 / 20 Zener Diode11 / 20 Power Supply 회로도 RL = 1KW12 / 20 Power Supply 시뮬레이션 확대 일반13 / 20 Counter 4510 PL parallel load input (active HIGH) CE count enable input (active LOW) CP clock pulse input (LOW to HIGH, edge triggered) UP/DN up/down count control input MR master reset input O0 to O3 parallel outputs14 / 20 Counter 451015 / 20 Counter 회로도16 / 20 Counter 시뮬레이션표 17 / 20 사용 부 품 부품명 수량 가격 부품명 수량 가격 변압기 1EA 4950 4510/4516 4EA 2200 브릿지 2EA 880 AND 게이트 2EA 880 제너다이오드 5EA 550 디코더 2EA 1100 저항 100EA 550 7-segment 2EA 660 커패시터 2EA 1100 소켓 8EA 440 AC 코드 2EA 2200 푸쉬 버튼 6EA 660 전선 2EA 2200 납 1EA 3000 만능기판 2EA 7700 송진 1EA 2000 지지대 6EA 660 총계 317302 주차 3 주차 결합 POWER SUPPLY 설계 카운터 설계 1 주차 18 / 20 일정 결과 발표준비 재료 구입Q A{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2018.07.31| 19페이지| 4,000원| 조회(140)

광운대학교, 전자공학과, 응용설계, 전기공학과, Power Supply Coun..

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실험2. 플립플롭 및 시퀀스회로의 기초

실험2. 플립플롭 및 시퀀스회로의 기초1. 개요시퀀스 회로의 기본 요소인 플립플롭의 동작을 익히고 간단한 시퀀스회롤 제작, 실험함으로써 디지털 시퀀스 회로의 기초를 습득한다.2. 관련이론플립플롭의 기본동작-논리조합회로와 시퀀스 회로, 플립플롭논리게이트들의 조합으로 이루어진 논리조합회로는 어떤 입력이 가해지면 그 출력이 유일하게 한 상태로 결정된다. 즉 입력과 출력 사이의 관계가 부울대수의 함수관계에 의해 결정되어 있다. 이에 반해 시퀀스회로라 불리는 회로는 출력이 그 시점에서의 입력에 의해 영향을 받을뿐 아니라 과거의 상태에 의해서도 달라질 수 있다. 이러한 시퀀스 회로동작이 일어나게 하는 가장 기본적인 요소가 플립플롭이다.플립플롭은 NAND, 혹은 NOR게이트를 조합하여 만들 수도 잇지만 보통 IC형태로 주어진다. 그리고 플립플롭의 종류에는 여러 가지가 있으나 가장 흔히 사용되는 것이 JK플립플롭이다. JK플립플롭은 기본 플립플롭 중에서 가장 일반적인 형태라 할 수 있으며 다른 종류의 플립플롭들의 기능은 JK플립플롭을 사용하여 간단히 구현할 수 있다. 그리고 실제로 IC형태로 제공되는 플립플롭은 대부분이 JK플립플롭이다. 따라서 본 실험에서는 JK플립플롭을 중심으로 하여 다루도록 한다.-JK플립플롭의 동작다음 그림은 JK플립플롭의 기호와 그 동작을 나타내는 표를 보여주고 있다. JK플립플롭은 기본적으로 세 개의 입력 J,K,CLK과 두 개의 출력 Q, Q’를 가지고 있다. 여기서 Q’출력은 Q출력을 단순히 반전한 것에 해당한다. 출력Q는 J입력과 K입력의 상태에 따라 달라진다. J입력이 active 상태1 이면 이는 Q를 1로만들려 함을 의미하고 K입력이 active상태이면 Q를 0으로 만들려함을 의미한다.그러나 이러한 동작은 항상 즉각 이루어지는 것이 아니고 쿨럭의 입력상태가 변화하는 시점에서만 나타날 수 있다. 쿨럽 입력이 0에서 1로 바뀌거나 1에서 0으로 바뀌는 시점에 이르러서야 비로소 입력단자의 상태가 출력에 영향을 미쳐 출력이 바뀌게 된다. 물론 그 이전의 출력 상태가 이미 Q=1, Q’=0이었다면 외견상 출력에는 아무런 변화가 없는 것처럼 보인다.이와 같이 입력의 상태에 따라 출력이 변하는 시점은 쿨럽입력의 상태가 바뀌는 때로서 이 시점을 쿨럭입력의 엣지라고 부른다. 그리고 이때 플립플롭이 트리거 되었다고 말한다. 클럭이 0에서 1로 바뀔 때를 positve edge 혹은 rising edge라 부르고 1에서 0으로 바뀔때를 negative edge 혹은 falling edge라고 부른다. 플립플롭에는 rising edge에서 출력이 바뀌도록 만들어진 것과 falling edge에서 출력이 바뀌도록 만들어진 두 가지 종류가 있다. 그림의 왼편이 전자의 경우를 나타내고 오른편이 후자의 경우를 나타낸다.쿨럭의 active edge시점에서 J=1, K=0이면 위에서 설명한 바와 같이 그 이전의 상태에 상관없이 출력이 1로 바뀌는 SET동작이 일어낙 반대이면 그 이전의 상태에 상관없이 출력이 0으로 바뀌는 CLEAR동작이 일어난다. 만일 그 시점에서 두 입력이 모두 0이면 출력에는 아무런 변화도 나타나지 않는다. 한편 두 입력이 모두 1이면 출력은 그 이전의 상태가 반전되어 0이었으면 1로, 1이었으면 0으로 된다. 이러한 동작을 교번동작이라 하며 이는 두 입력이 세트와 클리어를 동시에 시키려 경쟁하는 상태에 해당하므로 그 동안에는 active edge에서마다 출력에 0,1이 교대로 나타나게 된다. 그림 아래편에 나타낸 표는 이러한 플립플롭의 동작을 요약하여 보여주고 있다.-D플립플롭그림 2는 플립플롭의 다른 형태인 D플립플롭의 기호와 그 동작을 보여주고 있다. 이는 클록의 active edge에서 D입력의 상태가 그대로 출력에 전달되는 기능을 한다. 그 외의 시점에서는 D입력의 변화하여도 출력에는 영향을 미치지 않는다. 따라서 이러한 기능은 특정 시점에서 어떤 데이터 상태를 취득하는 용도에 사용된다.D플립플롭의 기능은 앞의 JK플립플롭을 사용하여 구현하는 것이 가능하다. J입력을 반전시켜 K입력으로 사용하면 D 입력이 1일때는 항상 set동작이 일어나고 D입력이 0일 때는 clear 동작이 일어나므로 결과적으로 D플립플롭의 동작과 동일한 효과를 얻을 수 있다. JK플립플롭과 마찬가지로 D플립플롭도 rising edge가 active인 것과 falling edge가 active인 두가지가 있을 수 있다.-D래치D래치란 위의 D플립플롭에서 CLK을 enable 단자로 대치한 것으로 그 기호와 기능은 그림3과 같다. D래치에서는 EN입력이 active인 동안에는 항상 출력이 입력과 동일하다. 보통 이러한 상태를 투명한 상태라 한다. 그리고 enable입력이 inactive가 되면 enable이 해제되기 직전의 상태로 다시 enable이 될 때까지 그 상태를 유지한다. 이러한 상태를 래치된 상태라 부른다.-비동기입력클록입력을 갖는 플립플롭은 항상 클록입력의 active edge에서만 입력의 상태에 따라 출력이 변화할 수 있다. 이를 출력의 변화가 클록에 동기되었다고 말하고, 이와 관련하여 출력상태를 제어하는 입력단자들을 동기입력이라 부른다. 실제의 플립플롭에는 이러한 동기입력 외에 클록의 상태에 무관하게 출력을 set 혹은 clear시켜 주는 입력단자들이 제공된다. 이러한 입력을 비동기입력이라 한다. 이러한 비동기 입력단자들은 클록에 무과할 뿐만아니라 다른 동기 입력단자들의 입력에 비해 우선권을 갖는다. 따라서 이들 비동기 입력단자들 중 하나가 active 상태가 되면 다른 모든 입력과 무관하게 출력이 즉각적으로 결정된다.비동기 입력을 갖는 플립플롭의 기호를 그림4에 보였다. 여기서 PRE,CLR가 비동기 입력이며 둘다 active LOW입력인 경우를 표현하고 있다. 이러한 비동기 입력들에 대한 명칭은 IC의 제작회사마다 datasheet에 표시하는 방법이 조금씩 다르다.플립플롭의 기본응용회로-Counter 회로플립플롭의 가장 흔한 응용예는 카운터 회로이다. 그림5는 세 개의 플립플롭으로 이루어진 카운터 회로를 나타내고 있다. 그림의 파형에서 보다시피 각각의 플립플롭 출력의 조합은 그 시점ㄲㆍ지 입력된 클록 펄스의 개수를 나타내는 2진수가 된다. 한편 이러한 회로는 주어진 클록 입력의 주파수를 절반씩으로 줄여나가는 분주회로로 사용될 수도 있다.-shift register플립플롭 하나는 한 비트의 정보를 저장하는 메모리 단위로 사용될 수 있다. 이것을 여러개 병렬로 사용하면 플립플롭의 개수만큼의 길이를 갖는 2진수 데이터를 저장하는 저장단위, 즉 레지스터로 이용할 수 있다. 그림6은 3개 비트의 레지스터에 데이터를 순차적으로 저장하는 회로이다. 여기서 S1스위치는 데이터를 1 혹은 0로 설정하는 역할을 하며 S1을 원하는 상태로 놓고 S2의 푸시버튼을 누르면 그 데이터가 맨 앞의 플립플롭에 저장되어있던 데이터는 두 번째 플립플롭으로 전달되고 두 번째에 있던 데이터는 맨 뒤의 레지스터로 저장된다. 따라서

공학/기술| 2018.07.31| 8페이지| 3,500원| 조회(272)

실험, 광운대학교, 전자공학과, 전기공학과

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실험3. 레지스터 및 시프트 레지스터

실험 3. 레지스터 및 시프트 레지스터1. 개요디지털 메모리의 기본 요소인 레지스터의 개념을 이해하고 레지스터에 데이터를 로딩하는 방법과 초기화하는 방법, 시프트 레지스 및 시프트레지스터를 변형한 링카운터 등에 관하여 학습한다. 이를 통해 데이터의 병렬 전송방식과 직렬 전송방식의 차이를 이해한다.2. 관련이론레지스터앞의 실험 6에서 실습한 바와 같이 플리플롭의 출력이 1과 0 두 값 중 어느 한 값으로 설정되고 나면 이 값은 다음 클럭펄스가 인가되기 전까지는 변화하지 않고 현재 상태를 그대로 유지한다. 이렇게 현재 상태를 인지하는 것은 데이터를 기억하고 있다는 것을 의미한다. 이러한 이유로 플립플롭 한 개는 1bit의 데이터를 저장할 수 있다. 따라서 8개의 플리플롭을 사용하면 8bit의 데이터를 저장할 수 있다.이렇게 n비트의 데이터를 저장하기 위한 n개의 플립플롭을 한 개의 단위로 묶어 놓은 것을 n비트 레지스터라 부른다. 보통 레지스터는 디지털 시스템에서 데이터를 임시로 저장하기 위한 장소로 사용된다.레지스터를 구성하는 플립플롭으로는 보통 애초부터 데이터 저장을 염두에 두고 만들어진 D플리플롭이 주로 사용된다. 다음은 D플리플롭 IC의 하나인 7474를 보여주고 있다. 이는 두 개의 완전히 독립된 D플리플롭이 내장되있으며 각각을 preset이나 clear시킬 수 있다.데이터의 로딩과 초기화레지스터에 저장하고자 하는 데이터를 올리는 것을 쓰기라 하고 레지스터에 저장되어 있는 데이터를 외부에서 보는 것을 읽기라 한다. 다음은 레지스터의 한 비트에 대한 데이터를 쓰는 것을 보여주고 있다. 데이터 입력은 ON/OFF 스위치 D에 의해 주어지는 것으로 하였을 때 데이터 입력이 1 혹은 0으로 주어진 상태에서 클럭에 연결되어 있는 Load 푸시버튼 스위치를 누르면 클럭 입력의 rising edge에서 데이터 입력이 출력으로 전달된다.클럭 입력과 상관 ㅇ벗이 데이터 출력을 1로 만들려면 PR단자와 연결되어 있는 Preset푸시 버튼을 누르고 0으로 만드려면 CLR단자와 연결되어 있는 Clear 푸시버튼을 누른다. 이렇게 플리플롭의 내용을 처음에 어떤 값으로 설정해 주는 것을 초기화라 한다.만일 초기화를 모든 비트를 000.. 혹은 111..로 하는 것이 아니라 각 비트별로 다른 특정한 데이터로 초기화시키고자 한다면 위의 회로는 수정되어야 한다. 즉 초기화 버튼을 눌렀을 때 초기설정 데이터 값이 0이 되게 하려면 CLR입력이 active되어야 하고 초기설정 데이터 값이 1이 되게 하려면 PR입력이 active가 되게끔 만들어져야 한다.다음은 이러한 기능을 하도록 수정된 회로이다. 맨위의 P스위치는 각 비트별로 초기 데이터를 설정하기 위한 스위치이다.시프트 레지스터레지스터에 데이터를 올릴 때 여러 비트를 한꺼버에 올리는 병렬 방식이 있고 한 클럭 펄스당 한 비트씩 차례로 전달하여 올리는 직렬 방식이 있다. 직렬방식의 레지스터는 시프트레지스터라 불리며 다음 그림에서와 같이 어떤 비트의 출력이 다음 비트의 입력에 연결된 형태로 배열되어 있다. 데이터 입력은 Din 하나로 주어지며 클럭 펄스가 인가될 때마다 데이터를 한 비트씩 오른쪽으로 이동시키게 된다.그리고 다음 그림은 위의 4bit 시프트 레지스터의 입출력 파형이다.한편 레지스터의 내용을 읽어낼 때 네 비트 출력을 외부에서 한꺼번에 읽을 수 있도록 출력단자가 인출되어 있으면 직렬 입력 병렬출력 시프트 레지스터라고 한다. 반면에 외부에 Dout 단자 하나만이 인출되어 있을 경우에는 내부의 내용을 모두 읽어 내려면 클럭 펄스를 가해서 한 비트씩 읽어야 한다. 이렇게 직렬로 입력된 데이터가 입력된 순서대로 출력에 직렬로 나타나는 시프트 레지스터를 직렬 입력 직렬 출력 시프트 레지스터라고 한다.이외에 병렬입력 직렬출력 시프트 레지스터가 있는데 이는 n bit를 하나의 클럭 펄스에 의해 n개의 플립플롭의 출력으로 이동시킨 후 클럭 펄스를 인가함에 따라 직렬로 출력되는 시프트 레지스터이다.다음은 D플리플롭을 JK플립플롭으로 대체한 회로를 보여주고 있다. 앞선 실험에서 알아보았듯이 JK플립플롭에서 J입력을 반전하여 K입력에 인가하면 마치 D플립플롭과 같이 동작하게 된다. 따라서 맨 처음 비트 입력은 Din과 Din을 반전한 것을 각각 J와 K입력에 인가하고 다음 비트부터는 이전 비트의 Q와 Q’를 각각 J와 K에 연결하여 줌으로써 D플립플롭의 동작을 구현할 수 있다.위의 그림과 아래와 같이 시프트 레지스터에서 초기값은 각 비트별로 앞에서와 같이 플리플롭의 비동기 입력들을 사용하여 설정하여 줄 수 있다.순환형 시프트 레지스터순환형 시프트 레지스터는 다음 그림과 같이 시프트 레지스터의 맨 상위 비트 출력을 맨 하위비트 입력으로 접속하여 준 것으로서 클럭 펄스를 인가할 때마다 레지스터의 내용이 계속 순환하게 되는 것을 말한다. 이러한 형태는 레지스터에 어떤 데이터를 초기 설정해 놓은 상태에서 클럭 펄스로 데이터의 패턴이 반복 되게끔 하는데에 유용하다.그림의 순환형 시프트레지스터에서 초기치를 (1000)으로 설정해 놓았다면 클럭이 인가됨에 따라 변화하게 된다. 이때 몇 번째 출력이 1인지에 따라 클럭이 몇 개 들어왔었는지를 알 수 있다. 따라서 이것도 카운터의 일종이라고 할 수 있으며 링카운터라 부란다.링카운터의 변형으로 다음 그림과 같이 맨 끝 비트의 반전 출력을 맨 첫 입력으로 연결한 것을 존슨카운터라 부른다. 존슨 카운터는 초기치를 0으로 놓은 상태에서 동작시키며 클럭이 입력되면 0000->1000->1100->1110->1111... 과 같이 변화한다. 링카운터는 네 개의 플리플롭을 썼을 경우 네 개까지의 클럭만을 셀 수 있는데 반하여 이 경우는 여덟 개, 즉 두 배의 경우의 수가 나타남을 알 수 있다.다음 그림은 존슨카운터를 나타낸다.3. 실험기기/ 부품테스터, 직류저눤장치, 함수발생기, 오실로스코프만능기판, 전선, 스트리퍼7404, 7474, 7476저항, 트랜지스터, LED, 스위치4.예비문항1) 그림2를 참조하여 초기 레지스터 내용을 0000으로 초기화시킬 수 있으면서 임의의 4비트 데이터를 한번의 클럭펄스로 올릴 수 있는 레지스터 회로를 작성하라.(2) 그림3을 참조하여 초기 레지스터 내용을 임의의 4비트 값으로 초기화 시킬 수 있으면서 임의의 4비트 데이터를 한번의 클럭펄스로 올리는 것이 가능한 레지스터 회로를 작성하라.

공학/기술| 2018.07.31| 12페이지| 3,500원| 조회(209)

실험, 광운대학교, 전자공학과, 전기공학과

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실험7,8 다이오드 정류회로 평가D별로예요

실험 7. 다이오드 정류회로실험 8. 제너다이오드와 응용회로1. 개요간단한 다이오드 정류회로를 구성하여 보고 그 특성을 측정함으로써 반파 정류회로와 브릿지 회로에 의한 정파정루회로에서 다이오드의 정류동작을 이해한다. 또한 커패시터 필터의 평활화 특성을 실험적으로 확인하고 출력전압 특성과 연계하여 회로를 설계하는 간단한 예를 실습을 통하여 습득한다.2. 관련이론-반파정류회로다이오드는 어느 한 방향으로만 전류를 흘릴 수 있는 특성을 지니고 있기 때문에 교류를 직류로 바꾸어주는 정류회로에 사용된다. 반파정류회로에서 변압기는 일반적인 교류전원을 필요한만큼의 크기로 낮추어주기 위하여 사용되며 물론 정류회로 동작을 위하여 번압기가 반드시 필요한 것은 아니다.-브릿지정류회로브릿지정류회로는 교류전압 파형의 절반만을 사용하고 나머지 절반은 버리는 반파정류회로이지만 몇 개의 다이오드를 조합하면 교류전압 양, 음의 반주기를 모두 사용하는 전파정류회로를 구성할 수 있다. 그 대표적인 형태가 브릿지 정류회로로서 다음과 같다.위와 같은 브릿지회로는 직류전원을 필요로 하는 거의 모든 전자기기의 입력단에 사용되고 있다. 따라서 별도의 네 다이오드를 사용하여 구성하지 않고 처음부터 브릿지 형태로 만들어진 모듈이 생산되고 있다.- 커피시터 필터를 갖는 브릿지정류회로정류된 전압은 ripple이 커서 일정한 직류전압을 필요로 하는 회로에 전원으로 사용하기는 어렵다. 이를 좀 더 평활한 직류에 가깝게 만들어주기 위해서는 부하측에 평활용 커패시터를 부착하여 ripple을 흡수할 필요가 있다.전원전압이 양이나 음의 최대치 부근에 이르면 커패시터는 다이오드를 통하여 충전된다. 전원전압의 크기가 최대치를 지나 줄어들면 다이오드에는 역방향으로 전류가 흐르지 못하므로 커패시터는 전원측으로는 방전하지 못하고 부하저항을 통해서만 방전하게 된다. 따라서 이 때 출력전압은 전원전압의 변화보다 느린 속도로 감소하며 그 동안 정류회로의 다이오드는 도통하지 않는다. 이 때 출력전압의 감소비율은 커패시터의 정전용량이 클수전압의 Ripple을 줄이기 위하여 사용되므로 전압의 Ripple과 커패시터 용량 사이의 관계를 알아야 할 필요가 있다. 부하 전류를 I라고 할 때 Ripple의 크기는 근사적으로 다음과 같이 주어진다.V _{rip} = {I} over {f _{rip} C}여기서f _{rip}은 맥동주파수로서 한주기에 두 번 맥동하므로 60Hz 전원에서는 120Hz가 된다. 그리고 I는 부하전류의 평균치로서 실제 부하전류는 전압의 변화에 따라 함께 맥동하지만 맥동크기가 그다지 크지 않다면 전압이 거의 교류전압의 최대치 부근에 머물러 있는 것으로 본다.- 전압체배회로교류를 직류로 바꾸면서 동시에 전압을 입력전압 최대치의 정수배로 체배시키는 회로를 전압체배회로라고한다.실험 8 관련이론- 제너다이오드의 특성제너다이오드는 특수 다이오드의 한 종류로서 순방향 바이어스에서는 일반 다이오드와 같이 동작하지만 역방향 바이어스 상태에서는 역전압이 어느 값 이상을 넘어가면 역방향 도통상태로 들어가게 된다.( 역방향 항복), 역방향 도통을 위해 필요한 전압을 제너 전압이라고 하며, 역방향 전류와 거의 무관하게 이 전압이 일정한 값으로 유지되는 특성을 지니고 있다.일반 다이오드는 역방향 항복을 일으키면 파괴되지만 제너다이오드는 사용정격을 넘지 않는 이상 파괴되지 않고 전압이 낮아지면 다시 원래의 특성을 회복하도록 제작되어 있다. 그리고 제너전압의 공칭값은 보통 10% 이내의 정확도를 지니고 있기 때문에 전자회로 내에서 일정 전압을 유지하기 위한 정전압회로의 요소로 또는 파형의 절단 및 제한 등 신호파형의 가공회로의 용도로 사용되며 과전압으로부터 여타 회로를 보호하기 위한 서지전압 흡수용으로도 사용된다.- 제너다이오드에 의한 정전압 회로제너 다이오드를 사용한 가장 보편적인 응용은 정전압 회로이다. 만일 제너다이오드가 없다고 g면 부하에 걸리는 전압은 다음과 같다.V _{L} = {R _{L}} over {R _{s+} R _{L}} V _{s}- 제너다이오드의 정격을 고려한 정전압회로의 설계제너다된다. 일반적으로 제너다이오드의 정격은 제너전압과 용량으로 주어지므로 위의 식으로부터 제너다이오드를 통해 흐를 수 있는 전류의 한계를 먼저 계산해야 한다. 대부분의 전자부품이 그러하듯이 제너다이오드의 경우에도 실제 적용시에는 정격에 명시된 허용한계보다 적당히 낮은 값으로 제한하는 것이 바람직하다.- 제너다이오드 정전압회로에서 전압의 변동이상에서는 제너다이오드가 역방향으로 도통할 때 제너전압이 전류에 무관하게 일정한 값으로 유지되는 이상적인 경우를 가정한 것이다. 실제에 있어서는 제너다이오드를 통해 전류가 흐를 때 그 양단전압은 전류에 다소 영향을 받는다. 즉 역방향 항복 이후의 특성곡선이 완전히 수직선이 아니고 약간의 기울기를 갖는다. 따라서 전류가TRIANGLE I 만큼 변동하면 전압도TRIANGLE V 만큼 변동한다. 이러한 관계를 다음과 같이 제너다이오드의 동적저항이란 양으로 나타낸다.R _{z} = {TRIANGLE V} over {TRIANGLE I} 보통 이 값은 수 오옴에서 수십오옴 정도의 작은 값이다. 그러나 전류가 변화하는 범위가 수십 mA정도 되면 이로 인해 제너 전압이 변화하는 양이 영점 몇볼트 정도로 무시할 수 없는 정도가 될 수 있다. 정밀한 전압의 유지를 필요로 하는 회로에서는 이 정도의 변동도 곤란한 경우가 생길수 있는데 그러한 경우에는 높은 제너전압을 갖는 제너다이오드를 사용하여 일차적으로 전류의 변동을 흡수한 다음 필요한 전압의 제너다이오드를 그 뒷단에 부착함으로써 제너전압의 변동을 매우 작게 하는 것이 가능하다.DATA SHEET실험 7 예비보고서 문제풀이(1) 그림 1에서 다이오드의 방향을 바꾸어 주면 어떠한 파형이 나타나는가?x축 대칭의 그래프 즉 t축에 대하여 반대로 사인그래프에서 양수부분은 0, 음수부분은 그대로 표현 되어 반대로 정류가 된다.(2) 그림 1의 회로에서 출력단에 평활용 커패시터를 부착하였을 때 출력전압의 파형은 어떤 보양으로 되는가?(3) 커패시터 필터를 갖는 정류회로는 무부하 상태 (부하측 단자가 개방된의 회로에서 출력전압의 평균치를 구하라.V _{dc`} = {2V _{p}} over {pi }이기 때문에V _{avg} =` {2V _{L}} over {pi } 값을 가진다.(5) 그림 4에서 맥동전압이 클 경우에는 식(1)은 오차가 커서 사용하기 곤란하여 진다.-> 일정한 직류전압을 필요로 하는 회로에 전원으로 사용하기에는 어렵기 때문에 좀 더 전류의 크기를 명확히 하고, 캐패시터 용량을 크게 하는 등 고려할 사항이 있기 때문이다.(6)V _{rip} = {I} over {Cf _{out}} = {0.1} over {330 mu TIMES 120}(7) 커패시터의 용량을 10배 더크게해주면된다.(8) 전원의 양의 반 사이클에서, 위의 커패시터가 표시된 극성으로 피크전압까지 충전한다. 그리고 음의 반사이클에서, 아래의 커패시터가 표시된 극성으로 피크전압ㄲㆍ지 충전한다. 가벼운 부하가 있을 때, 최종 출력 전압은 대략2V _{P}가 된다.실험 7 실험순서 (WORK SHEET 포함)(2) 그림1의 회로를 만능기판 상에 결선하라. 부하저항은 100옴으로 한다.(3) 플러그를 꽂고 전원스위치를 올린 다음 부하단에 나타나는 출력전압파형을 오실로스코프로 관측한다. 예상대로의 파형이 나타나면 파형을 기록하고, 테스터로 출력전압을 측정하고 기록한다.(4) 위의 회로에서 출력단에 330mu F의 커패시터 필터를 삽입하고 3항을 반복한다.(5) 커패시터를 병렬로 접속,660 mu F`,990 mu F로 증가시켜 가며 3항을 반복한다.(6) 그림2의 회로를 만능기판 상에 결선한다. 부하저항은 100옴으로 한다.(7) 플러그를 꽂고 전원스위치를 올린 다음 부하단에 나타나는 출력전압 파형을 관측, 기록한다. 테스터로 측정한 출력전압을 기록한다.(8) 위 회로에 330mu F의 커패시터 필터를 삽입하고 다시 출력전압파형을 관측, 출력파형이 정상적으로 나타나는지 여부를 확인한다.(9) 납땜용 기판상에 그림5의 회로를 제작한다. 커패시터는 세 개를 다 병렬로 사용하여 990mu F로 200옴으로 하고 10항을 반복한다.(12) 부하저항을 병렬로 하여 50옴으로 변경하고 10항을 반복 한다.(6-12) WORK SHEET부하--커패시터0mu F330mu F660mu F990mu F50옴100옴200옴(13) 위의 회로에서 커패시터 세 개 중 하나를 제거하여 필터용량을 660mu F로 낮춘 다음 10-12항을 반복한다.(14) 커패시터를 하나 더 제거하여 필터 용량을 330mu F로 낮춘 다음 10-12항 반복한다.체배 회로--> 시뮬레이션 정리실험8 예비보고서 문제풀이(1) 그림 8의 회로에 대해 부하선과 제너다이오드의 특성곡선으로부터 회로의 동작점을 결정하는 방식을 기술하라. 단 부하저항은 없는 것으로 한다.-> 제너다이오드가 cut off 즉 오픈일 때와 제너다이오드가 쇼트 일때의 점을 이음으로서 부하선을 그리고 이 선이 제너다이오드의 특성곡선과 만나 생기는 교점이 곧 회로의 동작점이다.(2) 그림 8에서 전원 전압이 10V~20V 사이로 맥동하고 부하저항은 500옴~2k옴 사이에서 변동한다고 하자. 부하에 인가되는 전압을 5.1V로 일정하게 하기 위해 5.1V의 역방향 항복전압을 갖는 500mW 용량의 제너다이오드를 그림과 같이 사용했다고 하면 전원측 전류 제한 저항R _{s}는 얼마의 저항값 범위를 가져야 하는가? 그리고 이 범위 안에서 적절한 저항을 선택하고 저항의 필요 용량을 계산하라.R _{s(max)} =( {V _{s(min)}} over {V _{Z}} -1)R _{L(min)}이다. 제너다이오드쪽 전압은 5.1V이므로R _{s(max)} =`( {10} over {5.1} -1)*500 = 480.4옴이다따라서R _{s} =480옴 이하의 저항값 범위를 가져야 한다.저항의 필요 용량(W) =I ^{2} R 을 이용하여 전류의 최대치는 곧{20} over {480} =0.041A이다. 따라서 용량 =0.041 ^{2} TIMES 480=`807mW이다.(3),(4)는 실험순서에서 언급X실험8 실험순서 (WORK SHEET잡는다.

공학/기술| 2018.07.31| 15페이지| 3,500원| 조회(283)

실험, 광운대학교, 전자공학과, 전기공학과

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