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기초회로실험 결과 리포트 RC회로 과도응답 및 정상상태 응답

실험 8. RC 회로의 과도응답 및 정상상태 응답1. 실험진행(1) [시정수 측정] 아래 그림과 같이 회로를 구성하고 커패시터를 10[V]로 충전 후 연결선을 저항에 연결하라. 오실로스코프에 나타난 출력파형을 그리고 시정수를 구하라. 이론적으로 계산된 값과 비교하라.그림 . 시정수측정a. 실험 DataRC 회로시정수[sec]오차[%]RC이론값측정값1kΩ10μF0.010.008251kΩ100μF0.10.1043.8510kΩ10μF0.10.1043.8510kΩ100μF110- 시정수(time constant)란 어떤 회로, 물체, 혹은 어떤 제어대상이 외부로부터의 입력에 얼마나 빠르게 혹은 느리게 반응 할 수 있는지를 나타내는 지표이다. 이번 실험에서 시정수는 회로 커패시터가 방전 될 때, 커패시터의 출력전압이 초기전압의배, 즉 36.8%가 되기까지 걸리는 시간을 의미한다.(충전 할 때의 시정수는 목표값의 ()배, 즉 63.2%에 도달하기까지 걸리는 시간이다.) 이론적으로 시정수는 τ=RC[sec]로 구할 수 있다. 즉, 시정수는 커패시터의 용량이 크고, 저항의 크기가 커질 때 큰 값을 가진다. 우리는 실험적으로도 이 사실을 확인 할 수 있었고, 정확하지는 않지만 오실로스코프의 파형을 통해서 시정수의 값을 대략적으로 구해 볼 수 있었다.b. PSIM 그래프 - 이론적인 시정수 값[sec]b-1. R=1kΩ, C=10μF, τ=0.01[sec]그림 . R=1kΩ, C=10μF- PSIM으로 찾은 대략적인 시정수이다. 시간이 약 0.01[sec] 부근에서, 커패시터의 전압값은 초기전압의 36.7%, 즉 3.67[V]로 감소하는 것을 알 수 있다.그림 . R=1kΩ, C=10μF 파형- 오실로스코프에 출력된 커패시터 방전의 파형이다. 방전 시작 전과 방전이 약간 진행 된 후 전압이 36.8%에 달했을 때의 시간간격을 확인해보니 8ms, 즉 0.008[sec]가 나온 것을 확인 할 수 있었다.b-2. R=1kΩ, C=100μF, τ=0.1[sec]그림 . R=1kΩ, C=100μF- PSIM으로 찾은 대략적인 시정수이다. 시간이 약 0.1[sec] 부근에서, 커패시터의 전압값은 초기전압의 36.7%, 즉 3.67[V]로 감소하는 것을 알 수 있다.그림 . R=1kΩ, C=100μF- 위 사진도 오실로스코프에 출력된 커패시터 방전의 파형이다. 전압이 36.8%에 달했을 때의 시간간격을 확인해보니 104ms, 즉 0.104[sec]가 나온 것을 확인 할 수 있었다.그림 . R=10kΩ, C=10μFb-3. R=10kΩ, C=10μF, τ=0.1[sec]- 2번째와 시정수가 같다. 시간이 약 0.1[sec] 부근에서, 커패시터의 전압값은 초기전압의 36.7%, 즉 3.67[V]로 감소하는 것을 알 수 있다.그림 . R=10kΩ, C=10μF- 이전의 경우와 마찬가지이다. 전압이 36.8%에 달했을 때의 시간간격을 확인해보니 104ms, 즉 0.104[sec]가 나온 것을 확인 할 수 있었다.b-4. R=10kΩ, C=100μF, τ=1[sec]그림 . R=10kΩ, C=100μF- 시정수가 가장 크다. 시간이 약 1[sec] 경과 했을 때, 커패시터의 전압값은 초기전압의 36.7%, 즉 3.67[V]로 감소하는 것을 볼 수 있었다.그림 . R=10kΩ, C=100μF- 전압이 36.8%에 달했을 때의 시간간격을 확인해보니 1000ms, 즉 1[sec]가 나온 것을 확인 할 수 있었다.(2) [미적분 회로] 그림 10-2, 10-3 에서와 같은 회로를 꾸미고, 각각의 회로에 RC 회로의 입력단에 함수발생기를 이용하여 “삼각파”, 사각파“를 입력하여 본다. 미분, 적분 특성이 나타나는가를 확인한다.그림 . 적분 회로(좌측 : 사각파, 우측 : 삼각파 입력)그림 . 삼각파의 입출력a. 적분회로그림 . 사각파의 입출력- 적분회로의 입력, 출력 그래프는 위와 같이 나타난다. 여기서 입력과 출력 그래프의 파형을 자세히 들여다보면 어째서 이 회로가 ‘적분 회로’ 인지 그 특성을 발견 할 수 있다. 그림 15를 보면 입력파는 삼각파로 주어진다. 삼각파는 여러 개의 직선들의 결합들로 이루어져 있다. 그러므로, 한 주기를 4등분으로 나누면 4개의 직선으로 나누어진다는 것을 알 수 있다. 그리고 출력 파형 역시 4등분으로 나누면 4개의 곡선 형식으로 나누어진다는 것을 알 수 있다. 그리고 직선은 1차 방정식으로, 곡선은 2차 방정식으로 표현할 수 있으므로, 우리는 출력파형이 입력 파형의 적분 형태로 나타난 다는 것을 알 수 있다. 사각파 역시 마찬가지로, 각 구간별로 입력은 상수로 주어지므로, 출력파형은 1차식인 직선 형태로 나타난 다는 것을 확인 할 수 있다. 주파수를 높였을 때는 출력파형이 제대로 나타나지 않았는데 이를 통해 적분회로가 Low pass filter라는 것도 확인 할 수 있었다.그림 . 미분 회로(f=500Hz)b. 미분회로그림 . 미분 회로의 입출력- 적분 회로와 같은 방식으로, 미분회로의 출력파형은 입력파형을 미분한 형태로 나타났다. 즉, 삼각파는 사각파 파형을, 사각파 일 때는 0을 출력하였다. 하지만 적분회로와는 다르게 저주파 시에는 제대로 된 출력파형을 내지 못하고 고주파일 때만 이러한 출력파형을 보였다. 때문에 미분회로는 High pass filter라는 것을 확인 할 수 있었다.(3) 그림 10-2 회로에서 함수발생기를 사용하여 정현파를 입력하고 출력 파형에 그림 10-6과 같은 위상지연이 나타나는 가를 확인하라. 이론값과 비교하라.그림 . 정현파의 입출력그림 . 시뮬레이션 회로그림 . 출력 진폭- 저항은 1kΩ, 전압은 10V, 커패시터의 용량은 10μF이다. f=60[Hz]로 설정하였다. 이 회로의 시정수는 RC=10[ms]이고, 각속도 w=2πf이므로 w=120π이다. 이론적으로 이 회로의 출력신호는 입력신호에 비해만큼 늦으므로,만큼 위상이 뒤져야한다.(이는 시뮬레이션 결과와 일치한다.) 또한 신호의 크기는으로 감소하므로, 진폭은으로, 즉 2.56로 감소해야한다.(이 역시 시뮬레이션과 일치한다)GNDCH1CH2오실로스코프RC각종 입력신호그림 10-3저항단을 출력으로 할 경우2. 오차의 원인a. 저항기의 오차- 저항값들도 오차가 있다. 실험시에 지급받은 저항기의 색으로 저항값을 결정하였고 정확한 값을 측정하지는 않았다. 때문에 실제 저항값과 차이가 있었고, 그것을 고려하지 않고 실험을 진행하였기 때문에 실험값과 계산값 사이에 오차가 발생하였을 것이다.b. 공급되는 전압의 유동성- DC Power Suppy를 정확한 숫자에 맞추어 놓고 실험을 진행하였지만, 실험도중 잠깐씩 숫자가 변하는 것을 발견할 수 있었다. 기기가 표시할수 있는 범위는 0.1V까지 였기 때문에 그러한 현상이 자주 보이지는 않았지만 이를 통하여 0.1V 미만의 단위로는 지속적인 변화가 있었다는 것을 알 수 있다. 이 역시 계산값과 측정값의 오차 발생 요인으로 생각된다.c. 이상적인 회로 구현의 어려움- 이상적인 회로는 저항기를 제외한 나머지의 저항은 0이기 때문에 저항기 외에서의 전압강하는 일어나지 않는다. 또한 이상적인 실험환경에서는 온도나 습도 등의 요소들도 배제한다. 하지만 현실적으로 이것은 불가능하기 때문에 실험시의 측정값과 이론을 통한 계산값 사이에 오차가 발생하였다.3. 확인문제Q1. 6Ω의 저항과 Xc=-8Ω의 용량 리액턴스를 직렬로 연결한 회로의 임피던스를 구하시오.

공학/기술| 2011.10.08| 11페이지| 1,000원| 조회(189)

회로, 기초회로실험, 정상상태, 시정수, 출려겨파형

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기초회로실험 결과 리포트 RL회로 과도응답

실험 9. RC 회로의 과도응답 및 정상상태 응답1. 실험진행(1) [시정수 측정] 그림 3과 같은 회로를 꾸미고 스위치를 전원쪽으로 연결하여 충분한 시간이 흐르게 한 후 저항 쪽으로 스위치를 연결하라. 오실로스코프상의 출력 신호를 그리고 시정수를 측정하여 표에 기록하라.그림 . RL회로 시정수 측정RL 회로시정수[sec]비고RL이론값측정값1k10m0.00001- 이번 실험에서는 시정수가 너무 작았기 때문에, 시정수를 측정하는 것이 불가능 했다. 그래서 PSIM그래프를 이용하여 시정수를 측정해 보기로 했다.그림 . 시정수 측정하기(2) 그림 4와 같이 회로를 연결하고 교류 전압원의 주파수를 f=1kHz로 한 후, V, I,및값(실효치 값)을 측정하여 그 값을 표에 기록하라.(3)과의 파형을 오실로스코프로 관찰하여 위상 지연각를 관찰하여 표에 기록하라.(4) 임피던스의 크기,위상각을 계산하여 표에 기록하라.(5) 위의 실험을로 하여 반복하시오.a. f = 1kHz 일 때,측정값[V]계산값[Ω]VVRVLθZRXLabs(z)θ°이 론3.5363.4600.22161000+j62.831k62.831001.9723.595측 정3.4653.310.23오 차2.058.763.65* 여기서의 값이다.그림 . RL 회로 위상 지연 실험(f = 1kHz)그림 . 저항기 전압과 인덕터 전압의 위상차- 본 실험에서는 인덕터의 전압이 너무 작은 관계로 오실로스코프를 이용하여 위상지연을 관찰하기에 어려움이 있었기 때문에, PSIM 그래프로 위상지연을 확인하게 되었다. 예상했던 대로 저항과 인덕터 사이에는 90°의 위상차가 있었다. 그런데 이 90°의 위상차 외에도 θ만큼의 위상차가 더 발생하였는데 이는, 회로의 임피던스와 저항의 크기에 의해 결정 되었다.b. f = 3kHz측정값[V]계산값[Ω]VVRVLθZRXLabs(z)θ°이 론3.5363.4430.6521000+j188.4961k188.4961017.6110.675측 정3.4763.2960.655오 차2.75.460.46그림 . 그림 . RL 회로 위상 지연 실험(f = 3kHz)그림 . 저항기 전압과 인덕터 전압의 위상차- 이 실험 역시 인덕터의 전압이 너무 작은 관계로 오실로스코프를 이용하여 위상지연을 관찰하기에 어려움이 있었기 때문에, PSIM 그래프로 위상지연을 확인하게 되었다. 이 회로는 진동수가 이전 것에 비해 3배정도 컸기 때문에 회로의 임피던스도 증가했고, 이로 인해 위상 지연각도 더 커진 것을 알 수 있었다.2. 오차의 원인a. 기기의 노이즈- 이번 실험에서 사용된 인덕터는 10m였고, 사용된 저항은 1kΩ이었다. 그래서 자연히 인덕터에는 작은 전압이 걸릴 수 밖에 없었고, 이는 오실로스코프내의 노이즈와 합쳐져서 알아보기 힘든 이상한 파형을 만들어 냈다. 그렇기 때문에 인덕터와 저항에 걸리는 전압사이의 위상지연을 오실로스코프로는 측정 할 수가 없었다.b. 공급되는 전압의 유동성- DC Power Supply를 정확한 숫자에 맞추어 놓고 실험을 진행하였지만, 실험도중 잠깐씩 숫자가 변하는 것을 발견할 수 있었다. 기기가 표시할 수 있는 범위는 0.1V까지 였기 때문에 그러한 현상이 자주 보이지는 않았지만 이를 통하여 0.1V 미만의 단위로는 지속적인 변화가 있었다는 것을 알 수 있다. 이 역시 계산값과 측정값의 오차 발생 요인으로 생각된다.c. 이상적인 회로 구현의 어려움- 이상적인 회로는 저항기를 제외한 나머지의 저항은 0이기 때문에 저항기 외에서의 전압강하는 일어나지 않는다. 또한 이상적인 실험환경에서는 온도나 습도 등의 요소들도 배제한다. 하지만 현실적으로 이것은 불가능하기 때문에 실험시의 측정값과 이론을 통한 계산값 사이에 오차가 발생하였다.d. 실험자의 실수- 실험은 사람이 하는 것이기 때문에 아무리 주의를 기울여 실험을 한다고 하지만 약간의 실수가 있을 수 있다. 한 가지 예로 우리가 전류를 측정할 때에도 미터기의 값이 조금씩 변하는 것을 확인할 할 수 있었다. 약간의 측정시의 떨림 같은 것이 오차를 가져온 것이라 생각한다. 다음 실험부터는 좀 더 세밀하게 실험에 임하도록 해야 하겠다.

공학/기술| 2011.10.08| 5페이지| 1,000원| 조회(131)

회로, 기초회로실험, 정상상태, 과도응답, 시정수

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기초회로실험 결과 리포트 분압기와분류기

실험 2 분압기와 분류기1. 실험 진행 및 결과A. 직렬 회로 실험그림 1. 직렬회로R1 = 220Ω, R2 = 390Ω, R3 = 470Ω, Vr = 6Va. 직렬회로 실험 Data표 1. 직렬회로전압[V], 저항[Ω], 전류[mA]저항표시 저항값전압측정 전압값전류측정전류계산 저항값오차(%)A-BR1220V11.027I14.731217.081.32B-CR2390V22.314I24.778484.3024.18C-DR3470V32.791I34.625603.4628.40D-ART1080Vr5.864Ir5.3511095.871.47- 직렬 회로에서 흐르는 전류는 모든 저항기에서 비슷하게 나타났다. 그리고 각 저항기에 걸리는 전압을 합산하면 총 전압값을 구할 수 있는데 이도 역시 이론값과 거의 같은 값을 가졌다.Vr = V1 + V2 + V3 = 1.027+2.314+2.791 = 6.132 ≒ 5.864 ≒ 6 [V]b. 측정 전류 그래프(실험)c. PSIM을 이용한 그래프(이론)그림 3. PSIM으로 구현한 회로에서 나타난 전류그림 4. t=2ms일 때 전류[A]- 이론값과 실험값은 약 0.6mA가량의 오차를 나타내었다. 직렬로만 이루어진 회로이기 때문에 전류의 변화가 없어야 했지만 이상적인 회로를 구현하기란 불가능했기 때문에 약간의 전류의 변화가 있었다. 위의 그래프는 PSIM으로 전류를 계산한 값을 나타낸 것이다. 전류는 5.56mA 값을 유지했다.B. 병렬 회로 실험그림 5. 병렬 회로R1 = R2 = R3 = 1kΩ, VT = 6Va. 병렬회로 실험 Data표 2. 병렬회로전압[V], 저항[Ω], 전류[mA]저항표시 저항값전압측정 전압값전류측정전류계산 저항값오차(%)B-GR11kV15.932I15.959970.30C-FR21kV25.873I25.9399891.11D-ER31kV36.054I35.9611015.601.56A-HRT1k/3Vr5.781Ir17.552326.3641.19b. 측정 전류 그래프(실험)- 저항의 병렬연결이므로 세 저항기에 걸리는 전압 모두 거의 같은 값을 가졌다. 또 세 저항기의 크기가 모두 동일 했기 때문에 같은 크기의 전류가 흐른다는 것을 확인 할 수 있었다.V1 = V2 = V3 = Vr // 5.932 ≒ 5.873 ≒ 6.054 ≒ 5.781 ≒ 6 [V]I1 + I2 + I3 = Ir // 5.950 +5.939 + 5.961 = 17.552 ≒ 18 [A]c. PSIM을 이용한 그래프(이론)그림 7. 병렬회로그림 8. t=7.5ms 일 때 전류[A]- 저항기가 병렬되어 있을 때 전류는 저항의 크기의 반비례하여 흐른다. 이 경우 세 개의 저항의 크기가 모두 같으므로 모두 같은 크기의 전류가 흘렀고 저항기를 지난 후에는 전류가 다시 합산되어 총 전류로 나타난다.C. 직-병렬 회로 실험그림 9. 직-병렬 회로V = 6[V], R1 = 1kΩ, R2 = 3kΩ, R3 = 4.7kΩa. 직-병렬 회로 실험 Data표 3. 직-병렬 회로전압[V], 전류[mA] 전 압[V]전 류[mA]계산값측정값오차(%)계산값측정값오차(%)A-B2.1192.1264.38A 점2.1192.1280.42B-G3.8813.8730.21C 점1.2961.3030.53A-G6.0006.0120.20D 점0.8260.8121.72b. 측정 전압 - 전류 그래프- 저항 R2와 R3가 병렬연결이고 이들이 R1과 직렬연결이다. 그러므로 R2와 R3에 부하되는 전압은 같고 R1과 (R2//R3)에 걸리는 전압은 이들의 저항의 크기에 비례한다. R2와 R3의 합성저항은 약 1831Ω이다. 그리고 R1과의 합성저항은 2831Ω이므로 옴의 법칙을 적용하여 각 저항기에 부하되는 전압, 그리고 전류를 구하면 표3과 같은 값을 가진다.표 4. 계산값을 위한 수식R _{P} ``=` {1} over {{1} over {3000} + {1} over {4700}} ` image 1831`[Ω]V _{A-B} ``+`V _{B-G} ``=`V _{A-G}V _{B-G} `=`6` TIMES {1831} over {2831} `=`3.88[V``]I _{r} `=` {6} over {2831} ` image 2.12[mA]2. 오차의 원인a. 이상적인 회로 구현의 어려움- 이상적인 회로는 저항기를 제외한 나머지의 저항은 0이기 때문에 저항기외에서의 전압강하는 일어나지 않는다. 또한 이상적인 실험환경에서는 온도나 습도 등의 요소들도 배제한다. 하지만 현실적으로 이것은 불가능하기 때문에 실험시의 측정값과 이론을 통한 계산값 사이에 오차가 발생하였다.b. 저항기의 오차- 저항값들도 오차가 있다. 실험시에 지급받은 저항기의 색으로 저항값을 결정하였고 정확한 값을 측정하지는 않았다. 때문에 실제 저항값과 차이가 있었고, 그것을 고려하지 않고 실험을 진행하였기 때문에 실험값과 계산값 사이에 오차가 발생하였을 것이다.c. 공급되는 전압의 유동성- DC Power Suppy를 정확한 숫자에 맞추어 놓고 실험을 진행하였지만, 실험도중 잠깐씩 숫자가 변하는 것을 발견할 수 있었다. 기기가 표시할수 있는 범위는 0.1V까지 였기 때문에 그러한 현상이 자주 보이지는 않았지만 이를 통하여 0.1V 미만의 단위로는 지속적인 변화가 있었다는 것을 알 수 있다. 이 역시 계산값과 측정값의 오차 발생 요인으로 생각된다.3. 확인 문제Q1.- A단자 : 내부저항 1kΩ과 배율기 199kΩ이 직렬 연결되어 배율이 200배가 되므로 측정 할 수 있는 전압은 10mV * 200 = 2[V]이다.- B단자 : 내부저항 1kΩ, 배율기 199kΩ, 800kΩ이 직렬 연결되어 배율이 1000배가 되므로 측정 할 수 있는 전압은 10mV * 1000 = 10[V]이다.- C단자 : 내부저항 1kΩ, 배율기 199kΩ, 800kΩ, 1MΩ이 직렬 연결되어 배율이 2000배가 되므로 측정 할 수 있는 전압은 10mV * 2000 = 20[V]이다.

공학/기술| 2011.10.08| 9페이지| 1,000원| 조회(137)

직렬회로, 기초회로실험, 분류기, 분압기, 결과리포트

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기초회로실험 결과 리포트 직렬 및 공진 회로와 필터

실험 11. 직렬 및 공진 회로와 필터1. 실험진행(1) 의 (a)와 (b) 회로를 차례로 꾸미고 다음의 실험을 순차적으로 수행하라.는 저주파 발진기의 출력 주파수를 100[Hz] 에서부터 500[kHz] 로 변화시키면서 입력 파형의 전압와 출력파형의 전압을 측정하라.그림 13-3실험회로도▶ 참고 : 주파수 값의 범위는 공진주파수 값이 중간에 오도록 적절히 조정하여 실험할 것(단, 필터 특성(BW, Q 등)을 확인 할 수 있도록 공진 주파수를 포함한 10개 이상의 주파수 표본에 대해 실험한다.A. (a) RLC 직렬회로에 대한 실험주파수[Hz]Vi[V]V0[V]θ°실험값이론값w0[kHz]QBW[kHz]w0[kHz]QBW[kHz]60530m167-0.2w17.70w013.36w222.930.8815.24w19.84w015.92w225.76115.92983854.21.2-451591954.41.12575753.11.6453183952.61.933.7a. 이론값 계산 방식-----(w1 일 때)60[Hz] 일 때, 측정값 V0 [30mV]9838[Hz] 일 때, 측정값 V0 [4.2V]15919[Hz] 일 때, 측정값 V0 [4.4V]25757[Hz] 일 때, 측정값 V0 [3.1V]31839[Hz] 일 때, 측정값 V0 [2.6V]b. 실험 사진- 이번 RLC 직렬 공진 회로 실험은 함수발생기의 주파수를 변화시키며 저항기에서 출력되는 파형을 오실로스코프로 관측하는 실험이었다. 이를 통하여 우리는 대역 통과필터와 대역저지필터에 대해 직접 확인 할 수 있었고, 대역폭)에 대해서도 깊이 이해 할 수 있었다. 그리고 생소하게만 느껴지던 Q지수에 대해서도 이해 할 수 있게 되었다. 공진주파수를 대역폭(BW)로 나눈 이 값을 Q 지수라 하는데, 이 값이 크게 될수록 주파수의 추출이 용이하게 된다. 왜냐하면, BW의 값이 작아 질수록 Q지수가 커지게 되는데, 차단 주파수 사이가 간격이 좁아야, 원치 않는 주파수 영역의 유입을 막고, 원하는 주파수를 정확하게 뽑아 낼 수 있기 때문이다.B. (a) RLC 병렬회로에 대한 실험주파수[Hz]Vi[V]V0[V]θ°실험값이론값w0[kHz]QBW[kHz]w0[kHz]QBW[kHz]6054.641.1-0.2w182.24w012.88w222.041.0612.88w19.84w015.92w225.76115.92983853.641.4-151591951.962.52575754.121.2453183954.361.133.7a. 이론값 계산 방식(직렬 연결과 같다)-----(w1 일 때)b. 실험 사진60[Hz] 일 때, 측정값 V0 [4.64mV]9838[Hz] 일 때, 측정값 V0 [3.64V]15919[Hz] 일 때, 측정값 V0 [1.96V]25757[Hz] 일 때, 측정값 V0 [4.12V]31839[Hz] 일 때, 측정값 V0 [4.36V]- RLC 병렬회로 역시 직렬 회로와 마찬가지로,이다. 하지만 차이점이 있는데, RLC 직렬 회로는 공진주파수 부근에서 출력전압이 최대가 되었지만, 병렬 회로에서는 출력전압이 최소가 된다는 것이다. 이것으로 보아 직렬 공진회로는 대역통과필터이고 병렬 공진 회로는 대역 저지 필터라는 것을 알 수 있었다. 이러한 RLC 병렬회로의 특성 때문에 직렬회로와는 다르게 특정 주파수를 통과시키는 것이 아니라 차단하는 용도로 사용될 것이다.2. 오차의 원인a. 각 소자들의 오차범위- 저항, 인덕터, 캐패시터 모두 오차범위를 가지고 있다. 저항의 경우 일반적으로 ±5%, ±10% 가량의 오차 범위를 가지고 있고, 캐패시터와 인덕터의 경우 ±10%의 오차범위를 가지고 있다. 우리는 실험을 위해 미리 계산해본 이론값에서 이러한 오차범위를 고려하지 않고 이론값을 구했기 때문에, 실제 실험값과 이론값 사이에 오차가 발생했다고 생각한다.b. 오실로스코프의 한계- 우리가 사용한 함수발생기는 아날로그 방식이었기 때문에 정확한 수치를 입력하는 것이 어려웠다. 때문에, 대략 적인 값을 추정하여 입력 할 수 밖에 없었다. 또한 실험도중 오실로스코프의 수치가 계속해서 조금씩 변하는 것을 발견 할 수 있었다. 기기가 표시 할 수 있는 범위까지 수치가 변하는 것이 관측되었는데, 이를 통하여 최소단위 밑으로는 지속적인 변화가 있었다는 것을 알 수 있다. 때문에 이것이 오차 발생 요인의 한가지로 생각된다.c. 실험자의 실수- 실험은 사람이 하는 것이기 때문에 아무리 주의를 기울여 실험을 한다고 하지만 약간의 실수가 있을 수 있다. 한 가지 예로 우리가 전류를 측정할 때에도 미터기의 값이 조금씩 변하는 것을 확인할 할 수 있었다. 약간의 측정시의 떨림 같은 것이 오차를 가져온 것이라 생각한다. 다음 실험부터는 좀 더 세밀하게 실험에 임하도록 해야 하겠다.3. 확인문제Q1. 13-2(a)에서 a, b에서 전원 측으로 들여다본 Norton 등가회로를 구하여 이것이 12-1(b)의 회로와 같음을 보이시오.

공학/기술| 2011.10.08| 5페이지| 1,000원| 조회(329)

주파수, 회로, 기초회로실험, 필터, 직렬, 공진

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기초회로실험 결과 리포트 키르히호프의 전압전류법칙

실험 3 키르히호프 전압, 전류 법칙1. 실험진행* 실험에 사용된 저항기는 각각 450Ω, 1kΩ, 1.8kΩ, 4.5kΩ으로교재와 최대한 근접한 값을 사용하였다.A. 키르히호프 전류법칙1) 그림 4-2의 회로를 결선한다.2) 멀티 미터를 이용하여 각 저항에 흐르는 전류를 측정하라.a. 실험 데이터I1I2I3I4측정값[mA]5.5471.7533.1460.688이론값[mA]5.6471.7653.1760.706오차값(%)1.800.680.952.61- 이론값들은 PSIM 시뮬레이션을 통해 얻어냈지만, 이 이론값들은 이전 실험을 통해 확인한 옴의 법칙(V = IR), 그리고 분류의 법칙을 사용하여서도 구할 수 있다.ex)- 측정값들은 PSIM으로 시뮬레이션 하여 얻어낸 이론값과 거의 일치했다. 병렬회로에서 전류는 작은 저항이 있는 곳으로 많이 흘렀다. 또 A점을 하나의 노드로 보았을 때,로서 KCL을 만족시켰다.그래프 1. 키르히호프의 전류 법칙b. KCL 그래프그림 1. t=6.5ms일 때- 위 그래프는 PSIM 시뮬레이션을 통하여 얻어낸 그래프이다. 직류전원이므로 전류는 일정하며, 가장 위쪽에 위치한 I1은 병렬회로로 들어가기 전의 전류를 나타낸다. 그리고 I2,3,4는 병렬회로에서의 각각의 전류를 나타내며, 통과하는 저항의 크기가 클수록 그래프가 밑쪽에 위치한다.그림 2. KCL 시뮬레이션에 사용된 PSIM 회로3) A 점에서 전류 IA = I1을 측정하고 KCL을 확인하여라.a. 측정값= ( 5.547 ) mAb. KCL 확인 :< KCL 만족 >4) B점에 흐르는 전류 IB를 측정하고 B점에서의 KCL을 확인하여라.a. 측정값= ( 3.861 ) mAb. KCL 확인 :< KCL 만족 >B. 키르히호프 전압 법칙B-a. 단일 전압원을 가지는 경우* R1 = 1kΩ, R2 = 3kΩ, R3 = 4.5kΩ, R4 = 4.5kΩ를 사용하였다.1) 그림의 회로를 결선하라.2) 폐루프 1의 점 A에서부터 시계방향으로 돌리며 각각 전압을 측정하라.a. 실험 데이타VABVBCVCDVDE측정값[V]0.4521.3802.0772.088이론값[V]0.4621.3852.0772.077오차율(%)2.120.360.000.52- 이론값들은 PSIM 시뮬레이션을 통해 얻어냈지만, 이 이론값들은 이전 실험을 통해 확인한 옴의 법칙(V = IR), 그리고 분압의 법칙을 사용하여서도 구할 수 있다.ex)- 이 실험을 통해 얻어낸 측정값들 역시 PSIM으로 시뮬레이션 하여 얻어낸 이론값과 거의 일치했다. 직렬회로에서는 모든 저항에 같은 크기의 전류가 흐르므로 저항이 큰 곳일수록 많은 전압이 걸리는 것을 확인 할 수 있었다.그리고으로 KVL 역시 만족시키는 것을 확인할 수 있었다.그래프 2. 키르히호프 전압 법칙b. KVL 그래프그림 2. t=3.7ms 일때- 주어진 회로는 모든 소자가 직렬로 연결된 직렬회로이므로 각 소자들에 흐르는 전류는 같으므로, 가장 위쪽에 위치한 전압 V44는 R4의 크기가 가장 크다는 것을 뜻한다. 저항의 크기가 같으면 같은 크기의 전압이 걸렸고, 그래프에 표시된 전압을 모두 더하면 공급 전압인 6[V]가 나오는 것을 확인 할 수 있다.그림 3. KVL 시뮬레이션에 이용된 PSIM 회로3) KVL을 확인하시오.a.의 측정 :b. 전압 강하의 합c. KVL 확인그림 4. 다중 전압원을 가지는 회로의 KVL 적용(R1=450Ω, R2=3kΩ, R3=1.8kΩ, R4=4.7kΩ)B-b. 다중 전압원을 가지는 경우1) 그림 4와 같은 회로를 결선하여라.2) 회로내의 각 점간의 전압을 측정하여라.a. 실험 dataVBAVBCVDCVEDVFEVGFVAG측정값[V]5.040-1.0471.569-1.759-0.2891.554-5.028계산값[V]5-1.0191.5-1.698-0.2831.5-5오차(%)0.792.674.393.472.083.470.56- 이론값들은 PSIM 시뮬레이션을 통해 얻어냈지만, 이 이론값들은 이전 실험을 통해 확인한 옴의 법칙(V = IR), 그리고 1학기 때 공부한 Mesh-Current method를 이용하여 얻어 낼 수 도 있다.- 이 실험을 통해 얻어낸 측정값들 역시 PSIM으로 시뮬레이션 하여 얻어낸 이론값과 거의 일치했다. 직렬회로에서는 모든 저항에 같은 크기의 전류가 흐르므로 저항이 큰 곳일수록 많은 전압이 걸리는 것을 확인 할 수 있었다. 두 개의 루프가 있으므로 각각의 루프에 KVL을 적용시켜보면 일치하는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 3)에서 점검할 것이다.b. KVL 그래프 2그래프 3. 키르히호프 전압 법칙그림 5. t=8.48ms 일때- 주어진 회로는 loop1과 loop2로 나누어 KVL을 적용해야 한다. 각각의 루프는 단일 전압원 실험과 마찬가지로 직렬회로이므로 각 소자들에 흐르는 전류는 같다. 때문에 저항이 큰 곳에 큰 전압이 걸렸고, 그래프에 표시된 전압들은 이들의 크기를 알기 쉽게 표현한 것이다.그림 6. KVL 시뮬레이션에 이용된 PSIM 회로3) 각 루프에 대한 KVL 식을 세워라.a.b.4) 3)에서 세운 KVL 식에 측정값들을 대입하여 KVL 등식이 성립하는지 확인하시오.a.b.∴ 두 개의 루프에 관한 KVL 식 모두 성립함을 확인 할 수 있었다.2. 오차의 원인a. 이상적인 회로 구현의 어려움- 이상적인 회로는 저항기를 제외한 나머지의 저항은 0이기 때문에 저항기 외에서의 전압강하는 일어나지 않는다. 또한 이상적인 실험환경에서는 온도나 습도 등의 요소들도 배제한다. 하지만 현실적으로 이것은 불가능하기 때문에 실험시의 측정값과 이론을 통한 계산값 사이에 오차가 발생하였다.b. 저항기의 오차- 저항값들도 오차가 있다. 실험시에 지급받은 저항기의 색으로 저항값을 결정하였고 정확한 값을 측정하지는 않았다. 때문에 실제 저항값과 차이가 있었고, 그것을 고려하지 않고 실험을 진행하였기 때문에 실험값과 계산값 사이에 오차가 발생하였을 것이다.c. 공급되는 전압의 유동성- DC Power Suppy를 정확한 숫자에 맞추어 놓고 실험을 진행하였지만, 실험도중 잠깐씩 숫자가 변하는 것을 발견할 수 있었다. 기기가 표시할수 있는 범위는 0.1V까지 였기 때문에 그러한 현상이 자주 보이지는 않았지만 이를 통하여 0.1V 미만의 단위로는 지속적인 변화가 있었다는 것을 알 수 있다. 이 역시 계산값과 측정값의 오차 발생 요인으로 생각된다.d. 실험자의 미숙함- 실험은 사람이 하는 것이기 때문에 아무리 주의를 기울여 실험을 한다고 하지만 약간의 실수가 있을 수 있다. 한 가지 예로 우리가 전류를 측정할 때에도 미터기의 값이 조금씩 변하는 것을 확인할 할 수 있었다. 약간의 측정시의 떨림 같은 것이 오차를 가져온 것이라 생각한다. 다음 실험부터는 좀 더 세밀하게 실험에 임하도록 해야 하겠다.3. 확인문제A. 키르히호프 전류 법칙Q1. 회로에서 미지의 전류를 구할 때, 미지 전류의 방향은 일반적으로 임의로 설정한다. 그후 KCL을 적용하여 그 값을 구하고 만약 그값이 양 또는 음이라면 전류의 기준방향과 실제 방향은 어떻게 되는가?

공학/기술| 2011.10.08| 9페이지| 1,000원| 조회(138)

전압, 기초회로실험, 키르히호프, 전류, 전류법칙

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