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실험5(결과)

1) 1차 저역 통과 필터(1) 그림 5-5의 회로를 구성하라.(2) 저주파 함수발진기의 주파수를 100㎐로 맞추고 여파기 입력의 신호 준위가1Vp-p가 되 도록 진폭을 조정한다. 출력전압의 p-p값을 측정하여 표 5-2에 기록하라.회로도(3) 주파수를 200㎐로 맞추고 입력과 출력 전압을 측정하여 표 5-2에 기록하라.(4) 표 5-2에 기록되어 있는 다른 주파수 값들에 대해서 과정(3)을 반복하라.(5) 표 5-2의 주파수에 대한 전압 이득과 데시벨 이득을 계산하여 기록하라.(6) 차단 주파수를 측정하여 기록하라.측정 차단주파수 사진fVin, VVout, V이득 AAdB, dB실험 사진100Hz1110200Hz1.011.0110500Hz1.010.9600.950-0.4461kHz1.010.8200.812-1.8092kHz1.010.5800.574-4.8225kHz1.010.2800.277-11.15010kHz1.010.1500.149-16.536op-amp의 (-)로 입력이 들어가는 비반전 연산 증폭기의 특성이 제대로 나와 입력과 출력의 반전을 볼 수 있다. 저역통과 필터의 특성인 고주파로 이동할 수 록값이 작아졌다. 그러므로 차단주파수를 제외한 나머지 실험은 성공적으로 했다고 할 수 있다.2) 2차 저역통과 필터(7) 그림 5-6의 회로를 구성하라.(8) 저주파 함수발진기의 주파수를 100㎐로 맞추고 필터 입력을 신호 준위가1Vp-p가 되도록 진폭을 조정한다. 출력신호의 p-p값을 측정하여 표5-3에 기록하라.회로도(9) 표 5-3에 기록되어 있는 다른 주파수에 대한 입력과 출력 전압을 측정하라.(10) 표 5-3의 각 주파수 값들에 대한 전압이득과 데시벨 이득을 계산하라.(11) 차단 주파수를 측정하여 기록하라.측정 차단주파수 사진fVin, VVout, V이득 AAdB, dB실험 사진100Hz1.010.9800.970-0.211200Hz1.010.9200.911-0.556500Hz1.010.6500.643-3.2861kHz1.010.3500.350-9.1192kHz1.010.1400.139-17.2025kHz1.010.0500.050-26.02110kHz1.010.0200.020-33.979위 실험과 마찬가지로 측정과 이론 차단주파수 간의 큰 오차가 발생하였다. 커패시터와 Ideal 하지 못한 실험환경 그리고 손으로 조작하는 주파수와 오실로스코프간의 반응 때문에 오차가 발생 한 것으로 보인다. 이 실험은 비반전 증폭기로써 입력과 출력이 거의 동일 위상으로 나옴을 볼 수 있다.3) 2차 고역 통과 필터(12) 그림 5-7의 회로를 구성하라.(13) 저주파 함수발진기의 주파수를 100㎑로 맞추고 필터 출력의 신호 준위가 1Vp-p가 되도록 진폭을 조정하라. 입력 전압을 측정하여 표 5-4에 기록하라.(14) 저주파 함수 발진기의 주파수를 5㎑로 맞추고 입력 전압을 측정하여 기록하라.(15) 표 5-4의 다른 주파수의 값들에 대해서도 과정 (14)를 반복하라.(16) 표 5-4의 각 주파수에 대한 전압이득과 데시벨 이득을 계산하라.(17) 차단 주파수를 측정하여 기록하라.회로도차단주파수 사진fVin, VVout, V이득 AAdB, dB실험 사진100Hz1.010.0300.029-30.752200Hz1.010.1000.104-20.086500Hz1.010.3100.306-10.2561kHz1.010.6400.633-3.9722kHz1.010.8700.861-1.35kHz1.010.9800.970-0.26510kHz1.011.000.990-0.087(1) 그림 5-5의 회로에서 100㎑의 주파수에서의 이론적인 전압이득은 얼마인가표 5-2에서 측정한 전압이득과 오차가 생긴 이유를 설명하라.100㎑를 측정하지 않았다. 문제가 틀리지 않았다면 거의 0에 수렴할 것이다. 저역 통과 필터의 조건이 낮은 주파수에서만 통과시키는 회로이기 때문이다. 10kHz에서 0.149인데, 모든 주파수를 살펴보면 주파수가 줄어들수록 이득이 줄어듦을 볼 수 있다.만약 100㎑를 측정했더라도 0이 나오지는 않았을 것이다. 실제 실험환경에서는 0이 나오는 ideal 한 회로를 만들기는 불가능하기 때문이다.(2) 그림 5-5의 회로에서 이론적인 차단 주파수는 얼마인가? 측정치와 이론치가 서로 다른 이유를 설명하라.이론값:측정값: 1.400kHz차단 주파수의 측정값과 이론값의 차이가 난 이유는 불명확한 커패시터의 사용이라 할 수 있다. 실험실 여건상 0.01㎌의 용량이 아닌 소자를 사용했을 가능성이 크기 때문이다.그리고 우리가 사용하는 빵판이 simulation과 같이 이상적으로 실험이 되지 않는다.그 때문에 약간의 오차 값이 나온다.(3) 그림 5-5의 회로에서 차단 주파수보다 큰 주파수 값들에서 전압이득은 얼마나 빨리 감소하는가? 표 5-2에서 5～10㎑ 사이에서 전압이득은 얼마나 감소했나?fVin, VVout, V이득 AAdB, dB1kHz1.010.8200.812-1.8092kHz1.010.5800.574-4.8225kHz1.010.2800.277-11.15010kHz1.010.1500.149-16.536표에서도 알 수 있지만, 1kHz 와 2kHz 사이에 차단주파수가 있다. 그 이후의 주파수에서의 이득을 살펴보면 -4.822dB -> -11.150dB 로 급격히 줄어듦을 알 수 있다. 5～10㎑ 사이에서는 전압이득이 -11.150dB -> -16.536dB 줄어듦을 알 수 있다.(4) 그림 5-6의 회로에서 차단 주파수보다 큰 주파수의 값들에서 전압이득은 얼마나빨리 감소하는가?fVin, VVout, V이득 AAdB, dB200Hz1.010.9200.911-0.556500Hz1.010.6500.643-3.2861kHz1.010.3500.350-9.1192kHz1.010.1400.139-17.2025kHz1.010.0500.050-26.02110kHz1.010.0200.020-33.979실험오차로 인해 440Hz의 차단주파수가 나왔다. 그 이후의 측정치를 살펴보면 200→500Hz 일 때보다, 그 이후의 전압이득이 훨씬 많이 감소함을 볼 수 있다.(5) 그림 5-6의 회로에서 이론적인 차단 주파수는 얼마인가? 측정치와 이론치가서로 다른 이유를 설명하라.이론 차단주파수측정 차단주파수 440Hz문제(2)의 설명과 비슷하게 커패시터의 영향이 가장 크다고 할 수 있다. 우리 실험에서 사용되었던 커패시터의 용량을 알 수 없기 때문에 차단주파수의 값이 이론값과 우리가 생각하는 범위를 벗어나는 오차를 발생 시켰다. 아마 C1 과 C2 가 0.01㎌ 이었다면 조금 더 정확한 실험이 된다고 생각한다.(6) 그림 5-6의 회로에서 차단 주파수보다 큰 주파수의 값들에서 전압이득은 얼마나 빨리 감소하는가? 이 결과를 표 5-3의 데이터와 비교하라. (문제가 같아 4번에 모아서 풀었음)(7) 그림 5-7의 회로에서 이론적인 차단 주파수는 얼마인가? 차단 주파수보다 작은 주파수 값들에서 전압이득은 얼마나 빨리 감소하는가?이론 차단주파수측정 차단주파수 1.200kHzfVin, VVout, V이득 AAdB, dB100Hz1.010.0300.029-30.752200Hz1.010.1000.104-20.086500Hz1.010.3100.306-10.2561kHz1.010.6400.633-3.972위의 표를 살펴보면 차단주파수 전의 주파수에서 그 뒤의 주파수에 비해 급격하게 전압이득이 작아짐을 알 수 있다.4) 실험에 대한 고찰이번 실험은 능동 필터회로에 대해 알아보는 실험이었다.1차 저역 통과 필터실험에서 회로도를 구성하고 오실로스코프와 연결하고 출력파형이 나오지 않아 오실로스코프 기기와 741C칩을 바꾸고 다시연결했는데 파형이 사진과 같이 나왔었다. op-amp의 (-)로 입력이 들어가는 비반전 연산 증폭기의 특성이 제대로 나와 입력과 출력의 반전을 볼 수 있다. 저역통과 필터의 특성인 고주파로 이동할 수 록

공학/기술| 2012.09.13| 9페이지| 2,000원| 조회(131)

저역통과필터, 결과, 아주대 전자회로실험, 능동 필터회로, 실험5

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실험4(결과)

1) 슈미트 트리거 회로(1)R=10k OMEGA 으로 하고 그림 4-4의 회로를 구성한다.(2) 오실로스코프를 사용하여 출력파형을 관찰한다. 이때 오실로스코프는 DC coupe에 놓 아야한다. 출력이 정(＋)이 될 때까지 입력전압을 전위차계로 조절한다.(3) 오실로스코프를 보면서 출력전압이 부(－)가 되는 순간까지 서서히 입력전압을 전전위 차계로 조절한다. 이때 입력전압을 측정하여 표4-1의V _{TH},란에 기록한다.R[k OMEGA ]V _{TH}V _{TL}106.297-6.29710.968-0.968(4) 다시 오실로스코프를 보면서 입력전압을 전위차계로 조절하여 정(+)으로 변하는 순간을 측정하여 표4-1의V _{TL}란에 기록한다.(5) R=1㏀으로 하여 과정 (1)～(4)를 반복하라.(회로도)R`=`10k OMEGAR`=`1k OMEGA2) 사각파 발생회로(1) 그림 4-5의 표4-2의 제 1열에 주어진R _{1}과C _{1}을 사용하여 그림 4-5의 회로를 구성하라.(2) 다음 식을 사용하여±V _{TH}를 계산하라.{cases{V _{ref} = {R _{3}} over {R _{2} +R _{3}}&(+V _{sat} )= {10k} over {10k+10k} 15V=7.5V#V _{TL} = {R _{3}} over {R _{2} +R _{3}}&(-V _{sat} )= {10k} over {10k+10k} (-15V)=-7.5V}}(3)오실로스코프를 사용하여+V _{sat} ,`-V _{sat} ,`V _{TH} ,V _{TL}을 측정하고,V _{O}와V _{C}의 두 파형을측정하고 그림에 기록하라.+V _{sat} =14.3V`````````````````````````````````````````````````````-V _{sat} =-13.5V#V _{TH} =7.15V```````````````````````````````````````````````````````````````````V _{TL} =-6.75VR _{1}(k OMEGA )C _{1}(mu F)실험 결과 사진100.05220.054.70.05100.02100.1(회로도)(4) 다음 식을 사용하여 발진기의 주파수를 계산하고 표에 기록하라.f _{0} = {1} over {2R _{1} C _{1}}R _{1}(k OMEGA )C _{1}(mu F)f _{0} (Hz)계산치측정치100.*************.05200021764.70.*************.*************.120002206(5) 오실로스코프로f _{o}를 측정하고 표에 기록하라.(6) 표에 주어진 나머지R _{1}과C _{1}의 값에 대해 과정 (4)와 (5)를 반복하라.=> 이 실험은 비반전 연산 증폭기를 응용한 비반전 슈미트 회로로써 그 입력과 출력의 위상차가 0임을 실험으로 확인 할 수 있었다. 그리고 구형파의 입력을 사각파로 바뀜도 확인 할 수 있었다. 결과를 살펴보면 계산치와 측정치의 오차가 저항이 작을수록 커패시터가 작을수록 계산치 와의 차이를 볼 수 있다. 만약 우리가 정확한 값을 가지는 커패시터를 사용 했었다면 실험의 결과가 달라지지 않았을까라는 예측을 할 수 있다. 그리고 RC 의 값에 따라 실험 결과의 기울기가 달라짐을 볼 수 있는데, 확인해보면 RC 값이 클수록 등변사다리꼴이 아닌 직사각형에 가까운 파형이 나타남을 실험을 통해 볼 수 있다. 이 특성은 커패시터가 회로 안에 존재함에 따라 시간에 따라 변화하는 량이e ^{- {t} over {R _{1} C _{1}}} 이기 때문에 RC값에 따라 기울기가 달라짐을 볼 수 있다.3) 실험에 대한 고찰이번 실험은 슈미트 트리거 회로의 특성에 대해 알아보는 실험이었다.첫 번째 실험에서 회로연결을 마무리 되자마다 short때문에 오실로스코프를 여러번 껐다 키면서 작동했는데, 나중에 사진에서 나오는 것처럼 입력신호를 (-)에 넣어 줌에 따라 반전 증폭기의 특성을 가지는 슈미트 트리거 회로가 동작함을 알 수 있었다.두 번째 실험에서 비반전 증폭기를 활용함으로써 삼각파를 사각파로 바꾸는 실험을 하였다. 실험을 통해 비반전 연산 증폭기를 응용한 비반전 슈미트 회로로써 그 입력과 출력의 위상차가 0이라고 확인 할 수 있었다. 그리고 구형파의 입력을 사각파로 바뀜도 확인 할 수 있었다. 결과를 살펴보면 계산치와 측정치의 오차가 저항이 작을수록 커패시터가 작을수록 계산치 와의 차이를 볼 수 있다. 만약 우리가 정확한 값을 가지는 커패시터를 사용 했었다면 실험의 결과가 달라지지 않았을까라는 생각을 했었다. 그리고 RC 의 값에 따라 실험 결과의 기울기가 달라지는 것을 볼 수 있는데, 확인해보면 RC 값이 클수록 등변사다리꼴에서 직사각형으로 가까운 파형이 나타나는 것을 실험을 통해 볼 수 있다. 이 특성은 커패시터가 회로 안에 존재함에 따라 시간에 따라 변화하는 량이

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결과, 아주대 전자회로실험, 실험4, 슈미트 트리거 회로, 실험고찰, 사각파 발생..

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실험6(결과)

1)SERIES REGULATOR(1) 그림 6-6의 회로를 결선하여라.(2) 제너다이오드 양단의 전압 VREF를 측정하여라.V _{REF} =6.704V (측정값)V _{REF} =6.156V (시뮬레이션값)(3) 출력전압V _{OUT}을 계산하여라.V _{OUT}(계산값) =(1+ {R _{2}} over {R _{3}} )V _{REF} =(1+ {10k} over {10k} ) TIMES 6.156=12.312V(4)V _{OUT}을 측정하여 계산값과 비교하여라.V _{OUT}(측정값) =13.421V 오차범위내의 오차가 남을 알 수 있다.(5) TR의 베이스-에미터 전압을 측정하여라.V _{BB} =0.5514V(6) TR의 베이스 전압을 측정하여라.V _{B} =13.976V(7) 입력전압을 변화시켜가면서 출력전압을 측정하고 변화를 설명하여라.V _{IN} =12.31VV _{OUT} =12.31V입력 전압을 0V에서 2V씩 20V까지 선형적으로 증가 시켰을 때V _{IN}이 12.3V를 넘어서면 출력 전압은V _{OUT} =12.31V의 값까지 증가한 후 더 이상 증가하지 않았다. 즉, 입력전압이 더 증가하여도 출력전압은 일정한 출력전압을 공급하기 때문에 레귤레이터 동작을 알 수 있다.우리가 측정한 사진V _{REF}V _{OUT}V _{BB} =0.5514VV _{B} =13.976V회로도(8) 그림 6-7의 회로를 결선하여라.(9) 부하저항에 흐를수 있는 최대전류를 계산하여라.I _{L(max)} `(계산값):I _{L(max)} `=` {0.7`V} over {R4} = {0.7} over {10} =0.07A=70mA(10) 전류값을 측정하여라.I _{L(max)} `(측정값)=77.53mASHUNT REGULATOR(11) 그림 6-8의 회로를 결선하여라.(12) 입력전압을 변화 시켰을 때 shunt 전류I _{S}의 변화를 설명하라.입력 전압이 12V정도까지는 전류가 흐르지 않았지만 그 이후에는 입력전압과 비례하여 증가하는 것을 볼 수 있다. 12V 이후의I _{S}의 변화를 측정해보면 했을 때 shunt current가 증가하였다. 따라서 12V 이후에는 입력전압과 shunt current 가 비례하며 증가한다고 볼 수 있다.(13) 부하에 흐를 수 있는 최대전류를 계산하여라.이론값 :I _{L} (max)= {V _{IN}} over {R _{4}} = {15} over {330} =0.04545A=45.45mA 측정값 :I _{L} =45.46mA(14) 입력 전압을 변화시켜가면서 출력전압을 측정하고 변화를 설명하여라.입력전압이2V _{ref} 값보다 커지면 저항 R4에서 출력단으로 전류가 흐르지만 트랜지스터에 의해 출력전압에는 영향을 주지 못하게 된다. 시뮬레이션에서 입력 전압을 증가 2V씩 증가 시켰을 때 출력 전압은 12.3V로 일정한 값을 출력했는데 즉, 레귤레이터로 동작했다. Shunt 전류와 비교해보면 출력 전압이 일정해졌을 때 Shunt전류는 일정하게 증가하기 시작했고, 따라서 부하저항에 흐르는 전류는 일정하게 감소하게 된다.고찰SERIES REGULATOR에서 입력 전압이12.31V가 되기 전까지는 입력 전압과 출력 전압은 같은 비율로 증가하였다. 그러나12.31V 이상의 입력전압이 인가되면, 출력전압은 더 이상 선형적으로 증가하지 않았다. 포화된 것이다. 이러한 입? 출력 전달 특성은 제너 다이오드의 영향에 따른 것으로 입력 전압이 실험상에서 약12.31V 이상이 되었을 때 제너다이오드의 양단의 전압이 오차는 있었지만 이론상V _{REF} CONG 6V 로 거의 일정하게 유지된다. 또한, 연산 증폭기의 (-)입력 단자로 들어가는 전류는 0이므로,R _{2}에 흐르는 전류는R _{3}에 흐르는 전류가 된다. 그래서 출력 전압V _{out}은 입력 전압에 관계없이 일정하게 유지되는 전류로 인해 전압이 일정하게 유지되게 되는 것이다.SERIES REGULATOR의 단락이나 과부하 방지에서 IL(max) 계산값이I _{L} (max)=45.45mA였고, 측정값은=77.53mA으로 나와 거의I _{L} (max)`=` {0.7V} over {R _{4}} `식을 만족한다고 볼 수 있다. VBE 전압은 약 0.7V를 초과할 수 없으므로 R4를 흐를 수 있는 최대전류는I _{L(max)}를 제한한다. 이로써 과전류가 트랜지스터의 손상을 막기 위한 것 이였다.SHUNT REGULATOR 회로는 병렬 연결된 트랜지스터에 흐르는 전류를 제어해서 regulation을 실행하는 점을 빼고는 SERIES REGULATOR 회로와 거의 유사하다. 입력전압이 줄어들면 shunt 전류

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제너다이오드, 회로, 연산증폭기, 고찰, 결과, 아주대 전자회로실험, 실험6

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실험6(예비)

1. 실험 목적linear regulator의 종류인 series regulator와 shunt regulator의 기본 원리와 사용법을익힌다.2. 실험 이론1) SERIES REGULATORRegulator 란 어떠한 상황에서도V _{OUT}에 일정 전압을 공급해주는 장치를 말한다.그림 6-1에서 Linear Regulator의 간단한 표현과 그 구성요소들을 나타내었다.Control Element는 Input과 Output 사이에 일렬로 위치하고 있고, 출력의 Sample circuit은 출력 전압의 변화를 감지한다. Error Detector는 Reference 전압과 Sample 전압을 비교하고, 일정한 전압을 유지하기 위해 Control element가 보상을 하도록 한다.위의 그림에서, Reference 전압을 만들기 위해 특정 전압에서 전압을 유지하는 특성을 가진 제너다이오드를 사용한다. R2, R3로 이루어진 전압분배기 에서 출력전압의 변화를 감지하고, op-amp 반전입력의 전압과 Reference 전압이 같아질 때까지 Error Voltage를 증폭시켜 출력전압인 트랜지스터의 Emitter Voltage를 변화시킨다.Series Regulator에서 op-amp는 Reference 전압이 비반전 입력이고, R2/R3의 전압 분배 형태의 negative feedback으로 구성된 비반전 증폭기로 동작한다. 그래서폐루프 전압이득은A _{c1} =(1+ {R _{2}} over {R _{3}} )이고, 출력전압은V _{OUT} =(1+ {R _{2}} over {R _{3}} )V _{REF}이다.따라서, 출력전압은 제너전압인V _{REF}와 저항인 R2, R3에 의해 결정되고 입력전압과는 무관하므로 regulator로 작용하게 된다.◆ SERIES REGULATOR에서의 단락이나 과부하 방지 방법과전류가 흘러 트랜지스터가 파괴되는 것을 막기 위해 전류제한 방법을 사용한다. 그림 6-3에서 보듯이 전류제한 회로는 트랜지스터 Q2와 저항 R4로 구성되어있다. Base-Emitter 전압은 약 0.7V를 초과할 수 없으므로 R4를 통과하는 동안 흐를 수 있는최대 전류는 II _{L(max)} `=` {0.7`V} over {R4}로 제한되어 진다.2) SHUNT REGULATOR그림 6-5에서 보듯이 기본적인 Shunt Regulator는 Control Element인 TR이 부하에병렬로 연결되어 있고, 저항 R1은 직렬로 연결되어 있다. 병렬 연결된 TR에 흐르는전류를 제어해서 Regulation을 실행하는 점을 빼고는 Series Regulator와 유사하다.부하저항이나 입력전압의 변화로 인해 출력전압이 저하되려 하면 저항 R3, R4에의해 그 변화가 감지되고, OP-AMP의 비반전 입력으로 적용된다. 그 전압의 차이는 OP-AMP의 출력전압을 줄여 TR의 Collector 전류(shunt 전류)I _{S}를 줄이게 되고,내부 컬렉터 Emitter 저항r _{ce} 을 증가시킨다. 이러한 작용으로 인해 출력전압의 저하를 막아 일정한 전압을 유지하게 된다. 출력전압이 증가하려고 할 때는 반대로작용하여 전압을 유지시킨다.일정한 부하전류I _{L} 과 출력전압V _{OUT}을 가질 때 입력전압의 변화는 shunt 전류I _{S}의 변화가 나타나고,DELTA `I _{S} `= {DELTA V _{IN}} over {R _{1}}로 표현된다. 일정한 입력전압과 출력전압을 가질 때 부하전류I _{L}의 변화는 shunt 전류I _{S}의 반대변화를 일으키며DELTA I _{S} =- DELTA I _{L} 로 나타낼 수 있다.Shunt regulator는 series regulator 보다 덜 효율적이지만 자체회로에서 단락 보호 기능이 있다. 출력이 단락되어서V _{OUT} =0이 되면 부하전류는 직렬저항 R1에 의해서 제한되어 부하에 흐를 수 있는 최대는I _{L(MAX)} = {V _{IN}} over {R1} 이 되고I _{S} =0이 된다.3. 시뮬레이션 및 예상 결과1) SERIES REGULATOR(1) 그림 6-6의 회로를 결선하여라.(2) 제너다이오드 양단의 전압V _{REF}를 측정하여라.V _{REF} =6.156V(3) 출력전압V _{OUT}을 계산하여라.V _{OUT}(계산값) =(1+ {R _{2}} over {R _{3}} )V _{REF} =(1+ {10k} over {10k} ) TIMES 6.156=12.312V(4)V _{OUT}을 측정하여 계산값과 비교하여라.V _{OUT}(측정값)=12.31V(5) TR의 베이스-에미터 전압을 측정하여라.V _{BE} =12.97-12.31=0.66V(6) TR의 베이스 전압을 측정하여라.V _{B} =12.97V(7) 입력전압을 변화시켜가면서 출력전압을 측정하고 변화를 설명하여라.V _{IN} =12.31VV _{OUT} =12.31V입력 전압을 0V에서 2V씩 20V까지 선형적으로 증가 시켰을 때V _{IN}이 12.3V를 넘어서면 출력 전압은V _{OUT} =12.31V의 값까지 증가한 후 더 이상 증가하지 않았다. 즉, 입력전압이 더 증가하여도 출력전압은 일정한 출력전압을 공급하기 때문에 레귤레이터 동작을 알 수 있다.(8) 그림 6-7의 회로를 결선하여라.(9) 부하저항에 흐를수 있는 최대전류를 계산하여라.I _{L(max)} `(계산값):I _{L(max)} `=` {0.7`V} over {R4} = {0.7} over {10} =0.07A=70mA(10) 전류값을 측정하여라.I _{L(max)} `(측정값)=77.53mA2) SHUNT REGULATOR(11) 그림 6-8의 회로를 결선하여라.(12) 입력전압을 변화시켰을때 shunt 전류I _{S}의 변화를 설명하라.입력 전압이 12V정도까지는 전류가 흐르지 않았지만 그 이후에는 입력전압과 비례하여 증가하는 것을 볼 수 있다.

공학/기술| 2012.09.13| 5페이지| 1,500원| 조회(87)

예비, SERIES REGULATOR, 아주대 전자회로실험, SHUNT REG..

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실험5(예비)

1. 실험 목적1, 2차 저역 통과 필터와 2차 고역 통과 필터에 대해서 알아보고 실험을 통해서 이론을 확인한다.2. 실험 이론1) 수동 필터저역 통과 필터란 저주파 성분만을 통과시키고 고주파 성분들을 제거하는 필터를 말한다. 아래 그림과 같이 표현 할 수 있는데, 매우 낮은 주파수에서는 인덕터는 단락회로, 커패시터는 개방회로로 동작한다. 반대로 높은 주파수에서는 인덕터는 개방 커패시터는 단락 된다. 그에 따라 이득은 0으로 수렴하게 된다. 만약 이상적인 회로를 만든다면 저주파수 대역에서의 이득은 1로 나타내 져야한다. 주파수가 증가함에 따라 이득이 줄어들다가 이득이 0.707 지점에 이르는데 이지점에서의 주파수가 차단주파수이다. 여기서 통과필터에서 L 과 C가 많이 만들 수 록 이상적인 회로에 가까워 진다고역 통과 필터는 저역과는 반대로 저주파 성분들을 제거하는 필터를 말한다. 주파수에 따른 회로 동작은 저역 필터와 반대이다. 이상적인 회로라면 고 주파수에서 1의 이득이 나와야 한다. 밑그림은 고역통과를 보여주는 회로와 그래프이다.2) 데시벨저역 통과 여파기에서 낮은 주파수에서의 전압이득 A는 1이고 차단 주파수에서의 A는 0.707이다. 데시벨은 필터에서 흔히 사용하는 단위이다. 데시벨 전압 이득의 정의는 아래와 같다.A````dB``=20log`A`[dB]` (여기서, 로그는 기수가 10인 상용로그)이 식을 이용하면 차단 주파수에서 전압이득을 하한 3dB이라고 했는지 알 수 있을것이다.3) 능동 저역 통과 필터능동 필터는 연산증폭기와 리액턴스 소자를 사용하여 설계할 수 있으며, 수동 필터 회로와 비교하여 비싼 인덕터를 제거 할 수 있고 전압이득과 차단 주파수를 변화시키기가 용이한 등의 여러 가지 장점을 가진다.입력 신호가 차단 주파수f _{0}를 넘어서게 되면 전압이득은6``dB/octave의 비율로 떨어지게 되고 차단 주파수는f _{0} = {1} over {2 pi R _{2} C}이 된다.R _{2}와C는 차단 주파수를 변화시키는데 사용할 수 있고R _{1}은 전압 이득을 변화시키는데 사용할 수 있다. 능동 저역통과 필터의 또 하나의 장점은 출력 임피던스가 거의 0이어서 작은 임피던스를 갖는 부하를 이득감소 없이 구동할 수 있다는 점이다.4) 2차 저역 통과 필터2차 필터는 차단 주파수를 넘어선 주파수의 전압 이득이 1차의 2배인12``dB/octave로 감소한다. 2차 저역 통과 필터 회로는 저주파 입력에서 capacitor는 모두 개방회로처럼 동작하여 주어진 회로는 Voltage follower의 역할을 하게 된다. 입력 전압의 주파수가 차단 주파를 넘어가게 되면 이득이 감소하기 시작하는데 2개의 커패시터 영향으로 1차 회로보다 2배 빨리 감소한다. 2차 저역 통과 필터의 차단 주파수f _{0}는f _{0} = {1} over {2 pi sqrt {R _{1} R _{2`} C _{1} C _{2}}}이 된다.5) 2차 고역 통과 필터2차 고역 통과 필터 회로는 2차 저역 통과 필터와 비교해 볼 때 capacitor와 저항의 위치가 바뀌어 진다. 저주파 입력에서 capacitor들은 개방회로로 동작하게 되어서 회로의 전압이득은 0에 가깝고 고주파 입력에서 capacitor들은 단락회로로 동작하게 되어서 주어진 회로는 Voltage follower로 동작하게 된다.3. 시뮬레이션 결과1) 1차 저역 통과 필터f(Hz)V _{IN}V _{OUT}이득 A이득A (dB)1001V0.998V0.998-0.0172001V0.992V0.992-0.0705001V0.954V0.954-0.4091k1V0.846V0.846-1.4532k1V0.622V0.622-4.1245k1V0.303V0.303-10.37110k1V0.157V0.157-16.082f _{o} `=` {1} over {2 pi TIMES 10 TIMES 10 ^{3} TIMES 0.01 TIMES 10 ^{-6}} =1591.55Hz

공학/기술| 2012.09.13| 4페이지| 1,500원| 조회(87)

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