Report브리지 전파 정류회로차 례□브리지 정류회로○개요○Pspice시뮬레이션○실 험○결 론□필터를 갖는 브리지 정류회로○개요○Pspice시뮬레이션○실험○결론브리지 정류회로 3-브리지 정류회로□개 요브리지 정류회로의 4개의 다이오드 구성을 이해하자.□PSpice 시뮬레이션○브리지 정류회로 구성-필요부품:트랜스포머×1, 저항(10[㏀]×1), 다이오드(D1N4148×4)-실험내용:을 조정하여의 값을 10[Vp], 1[㎑]로 하여의 정류전압을 확인한다.orCAD를 이용한 회로도 구현○시뮬레이션 결과(그래프)정류되어 나오는 출력 파형-출력파형의 Vp는 다이오드에 인한 전압강하가 발생하였고, 전파 정류되어 주파수가 2배가되었다.○시뮬레이션 결과(표)이 론시뮬레이션 값2차측 입력전압Vp(sec)10[Vp]9.72[V]출력 전압Vout8.6[Vp]9.11[V]출력 전류0.55[mA]0.58[mA]-시뮬레이션에서는 출력전류[]을 측정할 수 없으므로 간접측정 방법을 사용하였다.-출력전류[]을 구하기 위해 출력 전압[Vout]의 평균값을 구하고 옴의 법칙을 사용한다.?□실 험○브리지 정류회로 구성-필요부품:트랜스포머×1, 저항(10[㏀]×1), 다이오드(D1N914×4)-실험내용:을 조정하여의 값을 10[Vp], 1[㎑]로 하여의 전압?전류를 확인한다.브레드 보드에 구성한 회로○실험결과(오실로스코프)Volt/DIV5[V]Time/DIV0.5[ms]Volt/DIV5[V]Time/DIV0.5[ms]입력 파형출력 파형약 4.2칸≒9[V]Volt/DIV2[V]Time/DIV0.5[ms]출력 파형(확대)○실험 결과(표)이 론측정 예상값측정 값2차측 입력Vp(sec)10[Vp]7.07[V]7.1[V]출력 전압Vout8.6[Vp]5.47[V]5.2[V]출력 전류0.55[mA]0.52[mA]-위 측정은 테스터기를 이용하여 측정하였다.-출력전압은-측정 예상값은 이론값을 이용하여 구할 수 있다.-테스터기에서는 실효값이 측정되며,는 평균값이 측정된다.-따라서, 입력은 교류이므로 실효값이 측정되고 출력은 직류이므로 평균값이 측정된다.??-이를 역이용하여 측정 값의 Peak값을 구할 수 있다.-출력전류[]을 구하기 위해 출력 전압[Vout]의 평균값을 구하고 옴의 법칙을 사용한다.?□결 론실험결과 이론값과 측정값은 큰 차이를 보여주지 않았다. 즉, 실험은 성공적이라 할 수 있겠다. 브리지 정류회로는 다이오드 특성을 이용하여 실험에서처럼 교류신호를 직류 신호로 바꾸어 주었다. 허나 아직 직류라고 보기에는부족하다.필터를 갖는 브리지 정류회로 5-필터를 갖는 브리지 정류회로□개 요브리지 정류회로에 커패시터를 추가하여 필터회로의 동작을 이해하고, 리플전압 파형을 관찰하여 리플을 감소시킬 수 있는 방법을 찾아보자□PSpice 시뮬레이션○필터를 갖는 브리지 정류회로 구성-필요부품:트랜스포머×1, 다이오드(D1N4148×4), 저항(10[㏀]×1), 커페시터(1[㎌]×1, 10[㎌]×1)-실험내용?을 조정하여의 값을 10[Vp], 1[㎑]로 하여의 정류전압을 확인한다.?커패시터가 1[㎌]일 때, 10[㎌]일 때의 리플의 변화를 확인한다.orCAD를 이용한 회로도 구현○시뮬레이션 결과(그래프)정류되어 나오는 출력 파형(1[㎌]일 때)정류되어 나오는 출력 파형(10[㎌]일 때)정류되어 나오는 출력 파형(1[㎌]과 10[㎌]비교)정류되어 나오는 출력 파형(1[㎌]과 10[㎌]비교) 확대○시뮬레이션 결과(표)이 론시뮬레이션 값1[㎌]10[㎌]1[㎌]10[㎌]2차측 입력전압Vp(sec)10[Vp]9.72[V]출력 전압Vout=8.17[V]8.56[V]8.89[V]8.97[V]출력 전류0.82[mA]0.86[mA]0.89[mA]0.90[mA]리플 전압0.86[V]0.09[V]0.33[V]0.04[V]-시뮬레이션에서는 출력전류[]을 측정할 수 없으므로 간접측정 방법을 사용하였다.-2차측 입력전압은 Vp(sec)이므로 이상적으로 필터 되어 나오는 출력파형은 Vp(sec)에서 다이오드에 전압강하에 의한(-1.4V) 8.6V가 나와야 된다. 전류는 옴의 법칙으로 구할 수 있다.식으로 표현하면 아래와 같다.??-하지만, 실제 필터회로에서는 커페시터에 의한 리플전압()이 발생한다. 이 리플전압은 아래식으로 구할 수 있다.?1[㎌]일 때,?10[㎌]일 때,,,의 관계-위 그림을 통해을 알 수 있다.-위 그림을 보면 아시다시피 출력전압은로 표현 할 수 있다. 또한을 이용, 유도하면와 같이 나온다. 이 식을 이용하여 출력전압을 구할 수 있다.?1[㎌]일 때,?10[㎌]일 때,□실 험○필터를 갖는 브리지 정류회로 구성-필요부품:트랜스포머×1, 다이오드(D1N914×4), 저항(10[㏀]×1), 커패시터(1[㎌]×1, 10[㎌]×1)-실험내용?을 조정하여의 값을 10[Vp], 1[㎑]로 하여의 정류전압을 측정한다.?커패시터가 1[㎌]일 때, 10[㎌]일 때의 리플의 변화를 확인한다.브레드 보드에 구성한 회로○실험결과(오실로스코프)Volt/DIV2[V]Time/DIV0.5[ms]Volt/DIV2[V]Time/DIV0.5[ms]출력 파형(1[㎌]일 때)출력 파형(10[㎌]일 때)○실험 결과(표)이 론측정 값1[㎌]10[㎌]1[㎌]10[㎌]2차측 입력전압Vp(sec)10[Vp]9.72[V]출력 전압Vout=8.17[V]8.56[V]7.8[V]8.2[V]출력 전류0.82[mA]0.86[mA]0.78[mA]0.82[mA]리플 전압0.86[V]0.09[V]0.9[V]0.4[V]-위 측정은 테스터기를 이용하여 측정하였다.(리플전압 제외)-리플전압의 측정은 사실상 오실로스코프의 정도(개인오차 발생)가 좋지 않아 정확하지 못 했다.□결 론브리지 정류회로에 커패시터를 추가함으로써 기존 회로에서 부족했던 직류성
ReportThevenin's theorem- 전자회로 실습 -차 례□Thevenin's 정리 이론 이해○개요○Thevenin's 정리○실험 회로도○Thevenin's 정리를 이용한 회로 해석□PSpice시뮬레이션○실험 회로도 설계○시뮬레이션결과○Thevenin's 등가 회로와 비교□실험○실험 회로도 구성○측정결과○이론값과 측정값 비교○결 론Thevenin's 정리 이론 이해 2-Thevenin's 정리 이론 이해□개요임의의 복잡한 한 회로를 분석하는 데 있어, 유용하게 쓰이는 Thevenin's 등가회로를구성한 후 이를 실험을 통하여 증명한다.□Thevenin's 정리두 단자 a,b 사이에 나타나는 임의의 선형회로망은 단일 등가전압 Vth와 단일 등가저항Rth 로 나타낼 수 있다. 이때, 등가전압은 두 단자를 개방시켰을 때에 두 단자 사이에나타나는 전압을 의미하며, 등가저항은 두 단자 사이에 존재하는 모든 전원이 내부저항으로 대체 되었을 때, 두 단자 사이에 나타나는 저항을 의미한다.□실험 회로도○필요부품-저항:820[Ω]×2, 200[Ω]×2, 100[Ω]×1-DC전압:10[V]○실험 회로도실험 회로도-실험 내용등가전압 Vth와 등가저항 Rth를 구하고 부하저항 RL에 변화에 따른 A-B양단에흐르는 전압VAB와 전류 IL를 구한다.□Thevenin's 정리를 이용한 회로 해석○등가전압 Vth-등가전압을 구하기 위해서 AB양단의 부하저항 RL을 제거한다.-Vth=VA-VB 이므로 전압분배의 법칙을 이용하여 VA와 VB를 구한 후 뺄셈한다.-VA=-VB=-Vth=○등가저항 Rth-등가저항을 구하기 위해 Vcc를 단락시켜 회로를 아래와 같이 바꿀 수 있다.등가저항-따라서, Rth=○Thevenin's 등가회로의 표현-위에서 구한 Vth와 Rth를 이용하여 아래와 같이 회로를 간단히 할 수 있다.Thevenin 등가 회로도-그럼 부하저항 RL에 변화에 따른 VAB와 IL을 구하여 보자1)RL=100[Ω]일 때,VAB=IL=2)RL=200[Ω]일 때,VAB=IL=PSpice 시뮬레이션 2-PSpice 시뮬레이션□실험 회로도 설계○실험에 앞서 PSpice를 이용하여 원 회로와 thevenin's등가 회로를 비교하여 서로 같은회로임을 증명한다.orCAD를 이용한 회로도 구현□시뮬레이션 결과○RL이 100[Ω]일 때,RL=100[Ω] 일 때, 회로내 전압/전류 강하 변화RL양단의 전압값RL양단의 전류값○RL이 200[Ω]일 때,RL=100[Ω] 일 때, 회로내 전압/전류 변화RL양단의 전압값RL양단의 전류값□Thevenin's 등가회로와 비교RL이 100[Ω]일 때RL이 200[Ω]일 때부하저항(RL)원 회로Thevenin's 등가회로VAB[V]IL[mA]VAB[V]IL[mA]100[Ω]1.44214.421.44214.42200[Ω]2.33111.652.33111.66※비교 결과:두 회로의 전압/전류의 값이 같다. 따라서 thevenin's등가회로로변환하여 해석할 수 있다.실 험 1-실 험□실험 회로도 구성브레드 보드에 구성한 회로□측정 결과○측정은 RL양단의 전압과 전류를 측정하였다.-전압 측청방법:부하저항 RL양단을 테스터기로 병렬로 연결한다.-전류 측청방법:부하저항 RL의 한 부분을 제거하여 직렬로 테스터기를 연결한다.○RL이 100[Ω]일 때,-VAB=1.43[V]IL=14.5[mA]○RL이 200[Ω]일 때,-VAB=2.34[V]IL=11.7[mA]□이론값과 측정값 비교부하저항(RL)이론값측정값VAB[V]IL[mA]VAB[V]IL[mA]100[Ω]1.4414.41.4314.5200[Ω]2.3311.6572.3411.7※비교 결과:이론값과 측정값이 차이가 있으나 이 차이는 실험 중 발생 할 수※비교 결과:있는 오차에 의한 미세한 차이이므로 무시 할 수 있다.※비교 결과:따라서, 이론값과 측정값은 같다고 볼 수 있다.□결 론시뮬레이션과 실험을 통하여 알 수 있듯이 복잡한 회로를 Thevenin's정리를
Report다이오드 특성과 리미터- 전자회로 실습 -차 례□다이오드 특성곡선○개요○다이오드특성곡선이론○Pspice시뮬레이션○실험을 통한 특성곡선 확인○결 론□다이오드 리미터○개요○이론○Pspice시뮬레이션○실험을통한 리미터동작 확인○결론#부록1N914 DATA SHEET#부록1N4148 DATA SHEET다이오드 특성곡선 6-다이오드 특성곡선□개 요다이오드의 소자의 전기적 특성을 I-V의 관계를 통해 관찰하자.□다이오드 특성곡선○다이오드의 구조와 기호-다이오드는 P형 반도체와 N형 반도체의 접합 구조를 가지는 소자이다.-순방향 바이어스 연결:전압원의 (+)단자를 Anode에 (-)단자를 Cathode에 연결 한다.-역방향 바이어스 연결:전압원의 (-)단자를 Anode에 (+)단자를 Cathode에 연결 한다.다이오드 구조와 기호일반적인 다이오드○다이오드 모델화와 특성곡선-이상적(Ideal)다이오드 모델:스위치의 On, Off 동작.순방향 바이어스역방향 바이어스이상적인 특성곡선-실용(Practical) 다이오드 모델:스위치 모델에 전위장벽(0.7v)을 추가한 구성.순방향 바이어스역방향 바이어스이상적인 특성곡선-복합(Complex) 다이오드 모델:작은 값의 순방향 동저항(), 큰 값의 내부역저항(),-복합(Complex) 다이오드 모델:전위장벽으로 구성.순방향 바이어스역방향 바이어스이상적인 특성곡선○다이오드 전압()와 전류()의 관계-다이오드는 위 그림에서 처럼 0.7[V]에서 동작하는 스위치임을 알 수 있다. 전류가 증가함에따라 동저항에 걸리는 전압도 증가하므로 이 특성은 복합 모델처럼 기울기를 갖게 된다.□PSpice 시뮬레이션○실험 회로도-필요부품:저항(300[Ω]×1), 다이오드(D1N4148), DC전압(0～12[V])orCAD를 이용한 회로도 구현-실험 내용?전압을 0～12[V]까지 일정하게 증가하면서 다이오드 양단의 전압와를 측정한다.?저항값은 시뮬레이션으로 측정이 불가능함으로 간접측정법을 이용한다.○시뮬레이션 결과(그래프)Vin=0.7[V]입력전압 0.7V를 기점으로id의 값이 크게 증가한다.에 따른의 변화Vin=0.7[V]Vin=0.7[V]Id=0.45[mA]Vin=0.7[V]Vd=0.56[V]0.7V이 후, Vd의 변화가 작아진다.에 따른의 변화에 따른의 변화(확대)에 따른의 변화(확대)○시뮬레이션 결과(표)[mV][mA][Ω][V]측정값증가값측정값증가값계산값(/)감소값04.51[aV]?11.62[fA]?389[nΩ]?0.5487487.0071.04[㎂]0.076859.150.001617130.001.281.21482.036377.12267861.004.413.13153.74328.29472850.0010.916.5066.7387.01675628.0017.486.5743.2523.48877822.0024.076.5932.3210.931079921.0030.686.6126.046.28118045.0033.993.3123.652.39128117.0037.303.3121.741.91-다이오드는 0.5[V]일 때 전류가 71.04[㎂]로 매우 작았다.-이 증가함에 따라도 증가했다.값이 높아질수록 증가량은 감소했다.-이 증가함에 따라도 증가했다.값이 높아질수록 증가량은 증가했다.-0.5～4[V]사이에서의 증가가 크고, 4～12[V]의 증가값이 거의 일정했다.-이 증가함에 따라의 값은 감소했다.※위 결론에 비춰볼 때 입력 값이 커질수록,와이 증가하고,는 감소한다. 하지만,일정한 값이 지나면와의 증가량이 미비해지고 그로인해값의 변동도 작아진다.○역방향 바이어스에 따른 특성곡선(시뮬레이션)Vin=0.7[V]Vin=-100[V]breakdown발생역방향 바이어스에 의한 항복전압(위:, 아래:)-데이터 시트를 확인해보면 D1N4194는 최대 역전압이 -75[V]라고 명시 되어있다.-실제 시뮬레이션 결과 -100[V]에서 항복전압이 발생하여 역포화 전류가 흐르기 시작했다.-다이오드 전압()는 그래프에서 처럼 -100～-120[V]에서는 일정한 전압을 유지했다.□실험을 통한 특성곡선 확인○실험 회로도-필요부품:저항(300[Ω]×1), 다이오드(D1N914), DC전압(0～12[V])브레드 보드에 구성한 회로-실험 내용?전압을 0～12[V]까지 일정하게 증가하면서 다이오드 양단의 전압와,를 측정한다.?이를 이용하여 다이오드 특성 그래프를 그려 보도록 하자.○실험 결과(표)[mV][mA][Ω][V]측정값증가값측정값증가값측정값(/)감소값01.3?0.01?200?0.5510508.70.150.*************01001.701.5*************04.933.*************011.806.87647867803019.908.*************.008.*************35.307.3*************.103.*************3.204.10192-다이오드는 0.5[V]일 때 전류가 150[㎂]로 매우 작았다.-이 증가함에 따라도 증가했다.값이 높아질수록 증가량은 감소했다.-이 증가함에 따라도 증가했다.값이 높아질수록 증가량도 증가했다.-0.5～6[V]사이에서의 증가값이 크고, 8～12[V]의 증가값이 줄어들었다.-이 증가함에 따라의 값은 감소했다.※위 결론에 비춰볼 때 입력 값이 커질수록,와이 증가하고,는 감소한다. 하지만,일정한 값이 지나면와의 증가량이 미비해지고 그로인해값의 변동도 작아진다.○실험 결과(특성곡선)-위 실험에 관해에 대한와의 특성곡선은 아래와 같다.(엑셀챠트를 이용함)에 따른의 변화에 따른의 변화□결 론○시뮬레이션과 측정값 비교 분석[mV][mA][Ω][V]PSpise측정값PSpise측정값PSpise측정값04.51[aV]1.311.62[fA]0.01389[nΩ]2000.548751071.04[㎂]0.156859.*************1.281.70482.0335926786904.414.93153.*************0.9111.8066.7364675678017.4819.9043.2540877878024.0728.0032.*************0.6835.3026.*************3.9939.1023.*************7.3043.2021.7419-일단 서로 사용한 다이오드가 다르나 데이터시트 확인결과 둘 다 고속스위칭 다이오드이고,실험결과에 영향을 줄만한 두드러진 차이점을 발견하지 못하였다.(첨부파일 참조)-차이점의 발생은 측정장비의 능력(테스터기의 정도)에 따른 오차이고, 차이 또한 크게 나지않으므로 실험결과에 만족할 수 있는 특성곡선이 나왔다고 생각한다.-다이오드가 작동하기 위한 최소전압은 0.6～0.7[V]인걸 확인 할 수 있었다.-이 증가하면와가 증가하고,값은 감소한다는 걸 알 수 있다.다이오드 리미터 5-다이오드 리미터□개 요다이오드의 단방향 전류 흐름 동작을 이해하며, 리미터회로를 구성해 보고파형의 상하 레벨 자르기를 제어해 보자.□이 론○다이오드의 단방향 전류특성을 이용하여 정해진 임의의 값에 대하여 신호파형의 수평으로 지정 레벨의 이상 또는 이하의 파형부분을 제거하거나 자르는 다이오드 회로○양의 리미터-다이오드 도통전압인 0.7[V]가 자르기 기준 레벨전압이며, 그 이상 전압은 제거된다.양의 리미터 동작○음의 리미터-다이오드의 -0.7[V] 도통전압을 기준으로 그 이상이 되는 파형의(-)부분이 제거된다.음의 리미터 동작○조합 리미터-양과 음의 리미터를 연결하여 +0.7～-0.7[V]의 파형만 통과하고 나머지는 제거된다.조합 리미터 동작□PSpice 시뮬레이션○다이오드 한개를 사용한 리미터(양의 리미터)-필요부품?저항:1[㏀]×1, 10[㏀]×1 100[㏀]×1 ?다이오드:D1N4148×1?AC전압:20[Vp-p], 1[㎑]-orCAD에 D1N914 Library가 없으므로 D1N4148다이오드로 대체하여 실험을 하였다.orCAD를 이용한 회로도 구현○시뮬레이션 결과리미터 되어 나오는 출력 파형-정의 반주기:다이오드의 내부 스위치가 ‘on’ 되어 파형이 0.7[V]이상은 안 나온다.-부의 반주기:다이오드의 내부 스위치가 ‘off’ 되어 입력파형이 그대로 출력된다.-부의 반주기때 입력전압과 출력접압의 최대값이 차이가 나는 이유는 저항 R2와 R3에서전압분배가 일어나기 때문이다.○다이오드 두개를 사용한 리미터(조합 리미터)-필요부품?저항:1[㏀]×1, 10[㏀]×1 100[㏀]×1 ?다이오드:D1N4148×2?AC전압:20[Vp-p], 1[㎑]-orCAD에 D1N914 Library가 없으므로 D1N4148다이오드로 대체하여 실험을 하였다.orCAD를 이용한 회로도 구현○시뮬레이션 결과리미터 되어 나오는 출력 파형-정의 반주기:D1=‘on’, D2=‘off’, 입력파형이 D1에 의해 0.7[V]이상 안 나온다.-부의 반주기:D1=‘off’, D2=‘on’, 입력파형이 D2에 의해 0.7[V]이상 안 나온다.□실험을 통한 리미터 동작 확인○다이오드 한개를 사용한 리미터(양의 리미터)-필요부품?저항:1[㏀]×1, 10[㏀]×1 100[㏀]×1 ?다이오드:D1N914×1?AC전압:10[V], 1[㎑]브레드 보드에 구성한 회로○실험결과(오실로스코프)Volt/DIV2[V]Time/DIV0.2[ms]Volt/DIV5[V]Time/DIV0.2[ms]출력 파형입?출력 파형 비교약 2눈금∴0.8V정도차이남Volt/DIV2[V]Time/DIV0.2[ms]입?출력 파형 비교(확대)○다이오드 두개를 사용한 리미터(조합 리미터)-필요부품?저항:1[㏀]×1, 10[㏀]×1 100[㏀]×1 ?다이오드:D1N914×2?AC전압:10[V], 1[㎑]브레드 보드에 구성한 회로○실험결과(오실로스코프)Volt/DIV2[V]Time/DIV0.2[ms]Volt/DIV2[V]Time/DIV0.2[ms]출력 파형입?출력 파형 비교□결 론○시뮬레이션과 실험결과-책의 회로도에는 Vp=10[V]였으나 추후 알게된 사실은 실험순서란에는 10Vp-p로 되있었다.우리 9조는 실험은 20Vp-p로 하였기에 시뮬레이션도 20Vp-p로 하였다.-실험과 시뮬레이션결과가 이론과 마찬가지로 모두 동일하게 나왔다.
