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실험 23. 다링톤(달링턴) 및 캐스코드 증폭기 회로 평가A+최고예요

[실험 23. 다링톤 및 캐스코드 증폭기 회로]1. 실험 순서1)다링톤 이미터-폴로워 회로a. 그림 23-1의 회로에 대해 DC 전압과 전류를 계산하여라.전압이득, 입ㆍ출력 임피던스의 이론치를 계산하라.(계산치)= 8.6V(계산치)= 7.2V(계산치)= 1(계산치)= 24.23(계산치)= 0.336b. 그림 23-1의 다링톤 회로를 구성하라. 이미터 전압를 공급하기 위해 50kΩ 전위차계()를 조절하라. DMM을 사용하여 DC 값을 측정하고 기록하라.(측정치)= 5.35V(측정치)= 4.753V베이스와 이미터 DC 전류를 계산하라.(계산치)= 84.8mA(계산치)= 90.2mAQ점에서 트랜지스터를 계산하라.(계산치)= 1063c.에서 입력신호에 맞추어라. 오실로스코프를 사용하여 신호가 잘리 거나 왜곡되지 않게 출력전압을 관찰하고, 기록하라. (가능하면 입력신호의 증가를 제거 하라.)(측정치)= 1.25V(측정치)= 1.15VAC 전압이득을 계산하고, 기록하라.= 0.982) 다링톤 입ㆍ출력 임피던스a. 입력 임피던스를 계산하라.(계산치)= 27,18k회로의 출력 임피던스를 계산하라.(계산치)= 0.28b. 직렬로 측정저항Ω을연결하라. 입력전압를 측정하고 기록하라.(측정치)= 420mV다음 식을 이용하여 회로의 입력 임피던스를 계산하라.(계산치)= 29.58k측정저항를 제거하라.c. 부하를 연결하지 않고, 출력전압를 측정하라.(측정치)= 992mV부하저항=100Ω을 연결하라. 출력전압의 결과를 측정하고 기록하라.(측정치)= 988mV다음 식을 이용하여 출력 임피던스를 계산하라.(계산치)= 0.4와의 계산치와 측정치를 비교하라.>>각각 2.4k과 0.12의 오차가 발생하였다.3) 캐스코드 증폭기a. 그림 23-2의 캐스코드 증폭회로에서 직류전압과 전류를 계산하라.(베이스 전류는 전압부배기 전뷰보다 훨씬 적다고 가정)(계산치)= 5.5V(계산치)= 4.8V(계산치)= 11.4V(계산치)= 12.05V(계산치)= 11.35V(계산치)= 11.37V이미터 전류를 계산하여라.(계산치)= 4.797mA(계산치)= 4.797mA트랜지스터의 동저항을 계산하라.(계산치)= 5.42(계산치)= 5.42b. 그림 23-2와 같이 캐스코드 회로를 연결하라. DC 바이어스 전압을 측정하고 기록하라.(측정치)= 5.29V(측정치)= 4.61V(측정치)= 11.21V(측정치)= 11.88V(측정치)= 11.20V(측정치)= 11.67V이미터 전류의 값을 계산하라.= 4.61mA= 4.61mA그리고 동저항 값을 계산하라.= 5.09= 5.09c. 식 (23.5)와 (23.6)을 이용하여 각 단의 트랜지스터 AC 전압이득을 계산하라.(계산치)= -1(계산치)= 332.1d.= 10kHz에서 입력신호로 조정하라. 오실로스코프에서 신호의 왜곡이 없 도록 하여 출력 파형를 관찰하라. 만약 출력이 잘리거나 왜곡된다면 잘림이나 왜곡이 사라질 때까지 입력신호를 줄여라.(측정치)= 49.5mV(측정치)= 51.4mV(측정치)= 15.6mVDMM을 사용하여 AC 신호를 측정하고 기록하라.= -1.04= 303.5= -315.2전압이득을 측정하고 계산하라.순서 c와 d에서 계산되어진 전압이득의 측정치를 비교하라.>>Av1은 0.04의 작은 오차가 발생하였고, Av2는 28.6의 비교적 큰 오차가 발생하였다.2. 검토 및 토의이번 실험은 달링턴과 캐스코드 회로에서 DC/AC 전압을 측정하고 분석하는 것이다.우선 단계 1의 달링턴 이미터 폴로워 회로에서는 계산해서 구한 전압이득과 측정된 값을 바탕으로 구한 전압이득의 오차가 0.02였다. 즉, 비교적 정밀한 실험을 하였다. 하지만 VB와 VE는 오차가 각각 3.25와 2.447로 비교적 정밀하지 못한 값이 나왔다.단계 2의 달링턴 입/출력 임피던스의 오차는 각각 2.4k과 0.12가 발생하였다.단계 1과 단계 2에서 계산 및 측정한 달링턴 회로는 두 개의 트랜지스터가 연결되어 있지만, 실제로는인 커다란 베타를 갖고 있는 하나의 트랜지스터로 해석할 수 있다. (실제 실험에서는 하나의 집적 소자로 만들어진 달링턴 회로를 사용하였다.) 단계 1의 b에서 이론적 내용에 부합하는 베타 값(1063)이 나옴을 확인할 수 있다.위와 같은 달링턴 접속방법은 입력 임피던스를 증가시키게 된다. 이러한 달링턴 접속을 이용한 이미터-폴로워는 증폭기와 스피커 사이에 인터페이스로 이용할 수 있다. 이미터 폴로워는 높은 출력 저항과 낮은 부하 저항 사이에 인터페이스로 완충기(buffer)라고 한다.단계 3의 공통 이미터 증폭기와 공통 베이스 증폭기를 직접 연결한 캐스코드 증폭기에서는 IE값이 서로 같기 때문에 서로 비슷한 크기의 동저항이 계산되었다. 측정치에서도 마찬가지로 두 트랜지스터 사이에 동저항 크기가 서로 비슷했다. 하지만, 측정값과 계산값사이에는 3.3의 오차가 있었다. 총 전압이득도 계산값과 측정치가 각각 -332과 -315로 17의 작은 오차로 정밀한 실험이 되었음을 보여주고 있다. 이론에서 예상한 공통 이미터 증폭기의 전압이득과 0.04의 아주 작은 오차가 발생하였고, 입력 전압과 출력 전압이 서로 반대의 극성을 갖는 것을 볼 수 있다.(그림 1) 두 번째 트랜지스터인 공통 베이스 증폭기도 입력 전압과 출력 전압이 서로 반전되지 않는다는 특성을 그대로 측정값이 보여주고 있다. 이와 같은 두 회로의 전압이득 특성에 의하여 자연스럽게 전체 이득도 이론에서 점검한 바와 같이 -의 부호를 갖는 전체회로의 입력 전압과 출력 전압 사이에 반전이 일어난다는 것을 보여준다.이것을 다시 정리하여 수식으로 표현하면 아래와 같다.이번 실험에서 발생한 비교적 작은 오차들의 원인은 저항의 허용오차 때문에 발생하는 공칭 값과 실제 소자 값의 차이에서 비롯되었을 것이라고 추측할 수 있다. 오차들이 발생하였지만, 비교적 정밀한 결과가 도출되었기 때문에 달링턴과 캐스코드 회로를 분석하고 이해하는 데에는 큰 무리가 없는 실험 이었다.3. 참고 문헌전자회로 Thomas L. Floyd Prentice Hall 2005년 2월 25일 P-366~367기초전자회로실험 BOYLESTAD외 1인 인터비젼 2002년 8월 30일 P-229~236

공학/기술| 2007.10.11| 6페이지| 1,500원| 조회(3,759)

캐스코드, 실험 23. 다링톤(달링, 달링턴실험, 실험23, 캐스코드실험

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실험 29. 능동 필터회로 (결과+예비)

[실험 29. 능동 필터회로]1. 실험제목 : (29) 능동 필터회로2. 실험장비 : 계측장비(오실로스코프, DMM, 함수 발생기, 직류전원 공급기),저항[](10k, 100k), 커패시터(0.001), 트랜지스터와 ICs(301 IC)3. 기본이론연산 증폭기는 저역통과, 고역통과, 혹은 대역통과 필터회로 동작으로 사용하기 위해 능동 필터회로를 구성하는데 사용될 수 있다. 필터 동작은 필터 출력이 주파수 함수로서 차단 주파수의 시작값 0.707까지 떨어지는 것을 제공한다. 이것은 3dB로 떨어지는 것이다. 감소율은 6 dB/octave(반 혹은 두 배 주파수)이거나 20 dB/decade(10배 크거나 작은 주파수)와 같다.*저역통과 필터저역통과 능동필터는 필터 차단 주파수 이하의 주파수를 통과시킨다. 그림 29-1의 회로는 저역통과 필터로서 연산 증폭기와 결합을 나타낸다. 하한 차단 주파수는 출력이 6dB/octave 혹은 20 dB/decade로 감소되는 주파수에서 결정되며 식(29.1)로 계산된다.*고역통과 필터그림 29-2의 고역통과 필터는 상한 차단 주파수 이상의 주파수에서 출력크기를 유지한다. 상한 차단 주파수는 식(29.2)에 의해서 결정된다.*대역통과 필터그림 29-3에 나타낸 대역통과 필터는 대역 주파수 내의 주파수의 입력신호만 통과시킨다. 회로는 기본적인 저역통과, 고역통과 능동필터의 직렬연결이다. 대역통과의 하한 및 상한 차단 주파수는 식(29.1)과 (29.2를 이용하여 계산된다.1. 실험순서 및 실험결과1) 저역통과 능동필터a. 그림 29-1의 회로에 대해 식 (29.1)을 이용하여 하한 차단 주파수를 계산하라.(계산치)15.915kHzb. 그림 29-1의 회로를 구성하라. 실효치 1V의 입력을 인가하라. 주파수 신호를 100Hz~50kHz까지 변화시키면서 표 29.1에 출력전압을 측정하고, 기록하라.[표 29.1 저역통과 필터]100Hz500Hz1kHz2kHz5kHz10kHz15kHz20kHz2MHz322m327m337m359m398m328m267m267m101mc. 그림 29-4에 출력이득-주파수 응답의 곡선을 그려라.그림 Ad. 그림 29-4에 그려진 데이터로부터 하한 차단 주파수를 결정하라.(측정치)20kHz순서 a에서 계산된 하한 차단 주파수를 순서 d에서 얻은 것과 비교하라.>>오차가 발생하였다.2) 고역통과 능동 필터a. 식 (29.2)를 이용하여, 그림 29-2 회로의 상한 차단 주파수를 계산하라.(계산치)15.915kHzb. 그림 29-2 회로를 구성하라. 실효치 1V의 입력을 인가하라. 주파수 신호를 1~300 kHz로 변화시키고, 표 29-2에 출력전압의 결과를 기록하라.표 29.2 고역통과 필터100Hz500Hz1kHz2kHz5kHz10kHz15kHz20kHz2MHz5.84m7.78m10.58m12.29m59.36m99m158m200m182mc. 그림 29-5에 표 29-2의 데이터를 그려라.그림 Bd. 그림 29-5를 이용하여 상한 차단 주파수를 결정하라.(측정치)15kHz순서 a에서 계산된 상한 차단 주파수를 순서 d에서 얻은 것과 비교하라.>>오차가 발생하였다.3) 대역통과 능동 필터a. 식 (29.1)과 (29.2)를 이용하여 대역통과 주파수를 계산하라.b. 그림 29-3 회로를 구성하라.c. 실효치 1V 입력신호를 인가하라. 주파수 신호를 100Hz~300kHz로 변화시키고, 표 29.3에 출력전압을 기록하라.표 29.3 대역통과 필터100Hz500Hz1kHz2kHz5kHz10kHz15kHz20kHz30MHz0.6570.9881.0271.0340.9990.8830.7550.6600.04850kHz100kHz200kHz300kHz0.3300.1570.0380.057d. 그림 29-6에 데이터를 그려라. 그림을 이용하여 대역통과 필터에 대한 하한 및 상한차단 주파수를 결정하라.그림 C순서 a에서 계산된 주파수를 순서 d에서 측정된 것과 비교하라.>>오차가 발생하였다.2. 검토 및 토의이번 실험은 다양한 형태의 능동 필터회로에서 주파수 함수로서 AC 전압을 측정하고, 측정한 전압과 주파수의 관계를 알아보는 실험이다.능동필터(active filter)회로를 만드는 데 연산증폭기가 널리 사용된다. 필터회로는 저항이나 커패시터와 같은 수동소자를 이용하여 만들 수도 있다. 능동필터는 전압증폭이나 신호분리 및 완충을 위해서 증폭기를 사용한다. 직류로부터 차단주파수 fOH까지 일정한 출력을 제공하며 이 주파수 이상의 신호를 통과시키지 않는 필터를 저역통과필터(low-pass-filter)라고 한다. 반면에 차단주파수 fOL 이상의 신호를 통과시키는 필터를 고역통과필터(high-pass filter)라고 한다.순서 1의 저역통과 능동 필터에서 계산치 fL은 약 16kHz 이고, 측정치 fL은 약 20kHz이다. 즉 오차가 발생하였다. 표 29.1의 데이터를 이용하여 그린 그림 A의 그래프를 보면 저역통과의 특징을 개략적으로 알 수는 있지만, 불안정한 형태의 그림이다. 이 그래프를 통해서 오차가 심하게 발생하였음을 알 수 있다. 이론대로라면 그림 D와 같은 형태가 되어야 한다.그림 D순서 2의 고역통과 능동 필터에서 계산치 fL은 약 16kHz 이고, 측정치 fL은 약 15kHz이다. 순서 1보다는 상대적으로 작은 오차가 발생하였다. 표 29.2의 데이터를 이용하여 그린 그림 B의 그래프를 보면 고역통과의 특징을 개략적으로는 알 수 있지만, 완벽한 형태의 그래프는 아니다. 이론대로라면 그림 E와 같은 형태가 되어야 한다.그림 E순서 3의 대역통과 능동 필터에서 차단주파수의 계산값은 각각 다음과 같다.차단주파수의 측정치는 다음과 같다.그림 F위의 두 값을 비교해보면 오차가 발생하였음을 알 수 있다. 표 29.3의 데이터를 이용하여 그린 그림 C는 주파수가 낮은 영역에서는 비교적 안정한 모습이지만, 주파수가 높아질수록 불안정한 모습을 보이고 있다. 여기서 불안정하다는 말의 의미는 이론적인 형태인 그림 F와 상이하다는 것을 의미한다.

공학/기술| 2007.11.20| 7페이지| 2,000원| 조회(766)

능동필터, 필터회로, 능동필터회로, 실험 29. 능동 필터회, 실험29결과

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실험 30. 비교기 회로 동작 (결과+예비) 평가A+최고예요

[실험 30. 비교기 회로 동작]1. 실험제목 : (30) 비교기 회로 동작2. 실험장비 : 계측장비(오실로스코프, DMM, 함수 발생기, 직류전원 공급기),저항[](1k,3.3k,10k,20k,100k,50k 전위차계), 커패시터[F](15, 100),트랜지스터와 ICs(2N3904, 741 연산증폭기 IC, 339 비교기 IC, LED; 20mA)3. 기본이론비교기는 본질적으로 (+)와 (-)입력을 갖는 매우 높은 이득의 연산 증폭기이다. 비교기의 출력은 (+)입력 전압이 (-)입력보다 크거나 혹은 작을 때의 지시를 제공하는 논리 레벨이다. 비록 연산 증폭기가 이러한 목적에 사용될 수 있지만, 특별한 비교기 ICs는 이 동작에 대해 더 적합하다.그림 30-1은 레벨 탐지기로서 사용된 741 연산 증폭기를 보여 준다. 기준 레벨 전압 Vref는 +5V에 놓는다. 표시기 LED는 입력 Vi가 Vref 아래에서는 언제나 on되고 Vi 가 Vref 이상일 때는 언제나 off된다.그림 30-2는 339 비교기 IC를 이용한 유사한 동작을 나타낸 것이다.그림 30-3은 입력전압이 규정된 전압범위 안에 있을 때의 지시를 제공하는 회로인 윈도우 디텍터로써 연결된 두 비교기를 보여 준다.*LED(light emitting diode)반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 것.1. 실험순서 및 실험결과1)a. 그림 30-1회로에 대한 Vref 를 계산하라.(계산치) Vref = 5V(R3 =10k)b. 그림 30-1의 회로를 구성하라.c. DMM 을 사용하여 기준전압, Vref 를 측정하라.(측정치) Vref = 5.26Vd. LED가 온되는 순간이 되도록 전위차계 R1 을 조정하고 그때 다시 오프되게 하라. 각 상태에 대한 전압 Vi 를 기록하라 (전위차계는 입력 Vi 를 공급하기 위해 100Hz에서의 정류된 삼각파로 대체할 수 있다. 신호 Vi 와 비교기 Vo 는 오실로스코프에서 동시에 관찰될 수 있다.)(측정치) Vi (LED 온)= 5.028V(측정치) Vi (LED 오프)= 5.305Ve. R3 = 20k저항으로 교체하고 순서 b와 c를 반복하라.(측정치) Vref = 6.99V(측정치) Vi (LED 온)= 6.988V(측정치) Vi (LED 오프)= 7.08V순서 a의 계산치 Vref를 순서 c,e의 측정치와 비교하라.>>오차가 발생하였다.2) 레벨 탐지기로서 이용된 비교기 ICa. 그림 30-2 회로에서 Vref를 계산하라.(계산치) Vref = 5V (R3=10k)R3 = 20k에 대해서 계산을 반복하라.(계산치) Vref = 6.67V (R3=20k)b. 그림 30-2회로를 구성하라.c. DMM을 사용하여 기준전압을 측정하라.(측정치) Vref = 5.256V (R3=10k)d. LED가 온되는 순간이 되도록 전위차계 R1을 조정하고 그때 다시 오프되게 하라. 각 상태에 대한 전압 Vi 를 공급하기위해 100Hz에서의 정류된 삼각파로 대체할 수 있다. 신호 Vi 와 비교기 Vo 는 오실로스코프에서 동시에 관찰될 수 있다.)(측정치) Vi (LED 온)= 5.182V(측정치) Vi (LED 오프)= 5.27Ve. R3를 20K 저항으로 바꾸어라. 순서 c와 d를 반복하라.(측정치) Vref = 6.99V (R3=20k)(측정치) Vi (LED 온)= 6.71V(측정치) Vi (LED 오프)= 6.99Vf. Vi 는 (-)입력이, Vref 는(+)입력이 되도록 위하여 4핀과 5핀의 연결을 바꾸어라.(측정치) Vi (LED 온)= 5.38V(측정치) Vi (LED 오프)= 4.93V순서 c~f 의 계산치, 측정치를 순서 a의 계산치와 비교하라.>>오차가 발생하였다.3) 윈도우 비교기a. 그림30-3의 회로에서 V+(핀5)와 V-(핀6)을 계산하라.(계산치) V+(핀 5) = 7.5V(계산치) V-(핀 6) = 2.5Vb. 그림30-3의 회로를 구성하라.c. DMM을 사용하여 핀 1,5,6에서 전압을 측정하라.(측정치)Vi(핀 1) = 32.77mV(측정치)V+(핀 5) = 7.321V(측정치)V-(핀 6) = 2.676Vd. Vi를 0~+10V까지 조정하라. LED가 온되는 순간, 오프되는 순간의 전압을 측정하라.(측정치)Vi = 2.786V (LED 온)(측정치)Vi = 7.525V (LED 오프)e. Vi를 +10~0V까지 조정하라. LED가 온되는 순간, 오프되는 순간의 전압을 측정하라.(측정치)Vi = 7.363V (LED 온)(측정치)Vi = 2.552V (LED 오프)f. 저항을 R3, R4로 바꾸고 순서 d를 반복하라.(측정치)Vi = 4.631V (LED 온)(측정치)Vi = 7.488V (LED 오프)순서 a의 계산치를 순서 c의 측정치와 비교하라.>>오차가 발생하였다.2. 검토 및 토의이번 실험은 비교기 IC 회로를 이용하여 DC와 AC 동작을 측정하고, 그 과정을 통하여 비교기 회로의 동작에 대해서 알아보는 실험이다.비교기회로는 선형전압을 입력으로 취한다. 그리고 하나의 입력이 다른 또 하나의 입력전압과 비교하여 크거나 또는 작을 때를 나타내는 디지털 출력을 제공한다. 기본적인 비교회로에 대하여 출력은 비반전(+)입력이 반전(-)입력 전압보다 높으면 고전압상태에 머물고, 비반전입력이 반전입력전압 아래로 가면 저전압레벨로 바뀌게 된다. 실제로 비교기를 만드는 데 사용되는 내부회로는 이득이 매우 큰 연산증폭기를 포함한다.순서 1의 Vref에 대한 계산값과 측정값 사이에는 0.26V의 오차가 발생하였다. LED의 on or off 시의 전압을 측정한 결과는 R3 저항을 10k을 사용했을 때보다 20k을 사용했을 때 더 큰 크기의 입력전압이 필요했다. 이것의 원인은 저항을 크게 하면 전압강하의 크기가 더 크기 때문이다. (그림 A는 본인이 실제로 실험할 때의 LED의 변화 중 on상태를 보여주는 그림이다.)순서 2의 레벨 탐지기로서 이용된 비교기 IC에서 Vref에 대한 계산값과 측정값 사이의 오차는 10k의 저항에서는 0.256V의 차이가 발생하였고 20k의 저항에서는 0.32V의 차이가 발생하였다. LED의 on or off 시의 전압을 측정한 결과는 순서 1의 경우와 마찬가지로 R3 저항을 10k으로 사용했을 때보다 20k으로 사용했을 때 더 큰 크기의 입력전압이 필요했다. 이것의 원인은 순서 1에서 이미 밝혔다.순서 3의 윈도우 비교기에서 Vref에 대한 계산값과 측정값 사이의 오차는 V+(핀 5)에서는 0.321V의 차이가 발생하였고, V-(핀 6)에서는 0.324V의 차이가 발생하였다.이상의 실험과정에서 LED가 on되는 것을 Digital Logic의 관점에서 보면 1이 되는 것이고, off일 때는 0이 되는 것이다. 즉 큰 거 아니면 작은 거로 이 두 가지 경우뿐이기 때문에 중간 잡음을 무시할 수 있다. 이것은 사인파가 입력되면 구형파의 출력을 발생하는 회로라고 생각 할 수 있으며, 실제로도 영전위 검출기로 사용되는 연산 증폭기의 경우 사인파 입력을 구형파로 만드는 구형파 발생 회로로 사용된다. 이번 실험에서는 심한 오차는 발생하지 않았지만 잡음 입력에 의한 오차에 대해 다음순서에서 고려해본다.

공학/기술| 2007.11.20| 5페이지| 1,500원| 조회(1,921)

실험 30. 비교기 회로, 비교기 실험, 실험30결과, 비교기회로동작, 비교기회..

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실험 55. 저대역 및 고대역 필터(결과+예비) 평가A+최고예요

[실험 55. 저대역 및 고대역 필터]1. 실험제목 : (55) 저대역 및 고대역 필터2. 실험목적 : 저대역 필터와 고대역 필터의 주파수 응답을 실험한다.3. 실험장비 : 함수발생기, 오실로스코우프, 저항[](10k, 22k), 캐패시터(0.001)4. 기본이론필터는 전원 장치에서 직류를 얻기 위해서, 통신에서 잡음을 제거하기 위해서, 라디오나 텔레비전에서 안테나로 들어온 혼합된 신호로부터 원하는 채널을 분리하기 위해서, 그리고 차의 스테레오 시스템에서 저음을 키우기 위해서 등 여러 분야의 전기전자공학에서 사용된다.저역통과필터(low-pass filter)는 차단 주파수보다 낮은 주파수를 통과시키고, 차단주파수보다 높은 주파수는 많이 감쇠시킨다. 반면에, 고역통과필터(high-pass filter)는 저역통과필터와 반대의 동작을 한다. 필터에서 중요한 점은 차단 주파수에서 응답 곡선이 얼마나 빨리 꺾이느냐 혹은 절전 주파수 근처에서 곡선의 경사가 얼마나 급한가 하는 것이다. 일반적으로 급한 경사를 갖는 응답일수록 좀더 복잡한 회로를 필요로 한다.(1) 복합된 전자신호는 여러 가지 주파수성분을 포함한다.(2) 필터는 캐패시터, 인덕터, 저항으로 구성한다.(3) 그림 55-2(a), (b)의 회로는 고대역필터의 예이다. 이 회로는 전압분배회로이며 주파수 가 증가할 때 XC는 감소하여 RL에 걸리는 출력이 증가한다.(4) 그림 55-3과 55-4의 회로는 저대역필터이다. 이 회로는 전압분배회로이며 주파수가 증가할 때 XL은 증가하여 RL이 걸리는 출력이 감소한다. 주파수가 감소하면 RL에 걸린 출력이 증가한다. 즉, 고주파는 감쇄시키며 저주파만 통과시킨다.(5) 회로의 주파수응답특성은 L, C, R의 크기와 회로구성에 의존한다. 모든 경우에 출력은 교류회로 관계식을 이용하여 구할 수 있다.(6) 차단주파수는 출력이 최대출력의 70.7%일 때 주파수로 정의한다.1. 실험과정A. 고대역필터A1. 그림 55-5의 회로에 대하여 회로의 차단주파수 fC를 계산한다. 표 55-1의 주파수란에 결과를 기록한다.A2. 표 55-1에 표기된 각 주파수에 대하여 R1에 걸린 Vout과 XC를 계산하고 기록한다.A3. 그림 55-5의 회로를 결선하고 모든 기기의 전원은 차단한다. 함수발생기의 출력을 10Vp-p-1kHz로 조정한다. 함수발생기의 정상적인 동작을 확인하기 위하여 출력 주파수 를 10Hz에서 100kHz까지 변화시키면서 R1에 걸린 출력신호를 관찰한다.A4. 함수발생기의 출력을 10Vp-p로 조정하고 표 55-1에 표기되니 주파수들을 입력시킨 후, R1의 출력 신호를 측정하여 기록한다.A5. 함수발생기의 전원을 차단하고 과정 A4의 출력전압에 대하여 R에 전달된 V의 %를 계 산하여 표 55-1에 기록한다.B. 저대역필터B1. 그림 55-6의 회로에 대하여 회로의 차단주파수 fC를 계산한다. 표 55-2의 주파수란에 결과를 기록한다.B2. 표 55-2에 표기된 각 주파수에 대하여 C1에 걸린 Vout과 XC를 계산하고 기록한다.B3. 그림 55-6의 회로를 결선하고 모든 기기의 전원은 차단한다. 함수발생기의 출력을 10Vp-p-1kHz로 조정한다. 함수발생기의 정상적인 동작을 확인하기 위하여 출력 주파수 를 10Hz에서 100kHz까지 변화시키면서 C1에 걸린 출력신호를 관찰한다.B4. 함수발생기의 출력을 10Vp-p로 조정하고 표 55-2에 표기된 주파수들을 입력시킨 후, C1의 출력신호를 측정하여 기록한다.B5. 함수발생기의 전원을 차단하고 과정 B4의 출력전압에 대하여 C에 전달된 V의 %를 계 산하여 표 55-2에 기록한다.2. 실험결과표 55-1 고대역필터1001591549140m190m1.*************m750m7.51k1591551.371.4114.12k795772.662.6026.05k318315.684.4444.4fC = 7.234k220017.07550.010k15915.58.15.4454.420k7957.79.45.9159.150k3183.19.896.1661.6100k1591.559.978.989.0200k795.779.998.989.0표 55-2 저대역필터10015923579.*************719.9101001k1592369.9101002k796189.99.9995k318479.59.59510k159248.478.181fC = 15.915k100157.076.66620k63695.3744050k31853330100k15921.561.616200k7960.81.3133. 실험고찰(1) 반대 수 그래프를 이용하여 RC 고대역 필터에 대한 주파수응답곡선을 그리시오. 표 55-1의 측정값을 이용하고 1/2전력점을 표시하라.(2) 70.7%점이 1/2전력점이라고 명명되는 이유를 설명하시오.1/2 전력점이란 전력 P=VI 가 최대점의 1/2이 되는 지점을 의미한다. 여기서 P가 1/2가 되려면 V와 I가 각각가 되면 된다. 다시 말해서, 출력전압이일 때 출력전류도가되기 때문에 이 둘의 곱의 형태인 전력 P가 1/2가 되는 것이다. 문제에서는 70.7%라고 하였는데 이것은에 100%를 곱하여 만들어진 퍼센트 표현이다. 이 과정을 보이면 아래의 식과 같다.XC의 값과 R의 값이 같을 때 차단주파수가 되는 것을 위의 표 55-1과 표 55-2를 통해서도 확인 할 수 있다.(3) RC 고대역 필터에서 캐패시터값이 감소할 때 회로의 밴드 폭에 발생하는 변화에 대하여 설명하시오.RC 고대역 필터에서는 위의 공식으로 차단주파수를 구할 수 있다.위의 공식을 분석해보면 캐패시턴스와 차단주파수는 반비례관계임을 알 수 있다. 만약 캐패시턴스가 작아지면 차단주파수는 증가하고 그것은 차단할 수 있는 영역이 넓어지므로 BW는 좁아지게 된다. 이와 반대로 캐패시턴스가 커지면 차단 주파수는 낮아지고 차단할 수 있는 영역이 좁아지고 밴드폭이 넓어진다. 이를 종합하면 캐패시턴스와 밴드폭은 비례관계이다.(4) 고찰 1에서 사용한 그래프 용지 상에 RC 저대역 필터에 대한 주파수응답곡선을 그리시오. 표 55-2의 측정값을 이용하고 1/2 전력점을 표시하라.4. 검토 및 토의이번 실험의 목적은 저대역필터와 고대역필터의 주파수응답을 실험하는 것이다.실험과정의 그림 55-5는 고대역필터 회로이고, 그림 55-6은 저대역필터 회로이다. 이 두 회로에 대하여 주파수응답 곡선을 그린 것이 바로 실험고찰 1과 4에 나타나져있다. 그 그림은 아래 그림이다.전압이득은 다음의 공식에 의하여 데시벨로 환산하였다.단위를 데시벨로 환산하여 주었기 때문에 차단주파수는 최대치의 -3dB지점이다.이 주파수응답곡선과 표를 분석해보면, 저대역필터에서 주파수가 증가할 때 XC는 감소하고 RL에 걸린 출력이 증가한다. 즉, 고주파는 감쇄시키며 저주파만 통과 시킨다. 이것과 반대로 고대역필터에서는 주파수가 증가할 때 XC가 감소하고 Vout은 감소한다. 즉, 저주파는 감쇄시키며 고주파만 통과시킨다. 이것은 표 55-1 고대역필터에서는 Vout의 %가 고주파로 갈수록 점점 커지고, 표 55-2의 저대역필터에서는 고주파로 갈수록 점점 Vout의 %가 작아지는 것을 통해서 이해할 수 있다. 이 밖에도 캐패시턴스와 밴드폭의 관계를 실험고찰에서 다루었는데 그 결론은 다음과 같다. “캐패시턴스와 밴드폭은 비례관계이다.”

공학/기술| 2007.11.10| 7페이지| 2,000원| 조회(1,012)

저대역 필터, 실험 55. 저대역 및 ?, 고대역 필터, 저대역및고대역필터

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실험 54. 병렬공진회로의 특성(결과)

[실험 54. 병렬공진회로의 특성]1. 실험과정A. 병렬 공진회로의 임피던스와 공진주파수A1. 그림 54-5의 회로를 결선하고 모든 기기의 전원은 차단한다.A2. 오실로스코우프와 함수발생기에 전원을 인가하고 화면에 함수발생기의 정현파가 나타나도록 조정한다. 함수발생기의 출력을 4Vp-p로 조정한다. 이 전압은 전 실험과정중에 일정하게 유지한다. 함수발생기의 주파수를 10kHz로 조정한다. 오실로스코우프의 화면에는 2-3주기의 파형이 나타나도록 한다.A3. 함수발생기의 주파수를 10kHz 전후하여 변화시키면 저항에 걸리는 전압 VR을 관찰한다. VR이 최소일때 주파수는 공진주파수 fR이다. 신호발생기의 출력이 4Vp-p인지 확인한다. 결과인 VR과 fR을 표 54-1에 기록한다.A4. 표 54-1에 표시한 주파수에서 저항에 걸리는 전압 VR와 ‘tank'회로에 걸리는 전압 VLC의 실효값을 측정하여 기록한다. 주파수조정은 가능한한 표시된 값에 근사하게 조정한다. 실제 조정한 주파수를 표에 기록한다. 신호발생기의 출력이 4Vp-p인지 계속 확인한다. 결과는 표 54-1에 기록한다. 측정을 완료하면 신호발생기와 오실로스코우프의 전원을 차단한다.A5. 각 주파수에 대하여 측정한 VR과 명시된 저항값을 사용하여 전류를 계싼하고 표 54-1에 기록한다.A6. 과정 A5에서 계산한 전류와 인가전압(4Vp-p)의 실효값을 이용하여 ‘tank'회로의 임피던스를 계산하고 표 54-1에 기록한다.B. 병렬 LC회로의 리액턴스특성B1. 그림 54-6의 회로를 결선하고 모든 기기의 전원은 차단한다. 이 회로의 공진주파수는 과정 A의 공진주파수 fR과 동일하다고 가정한다. 표 54-1의 주파수값을 표 54-2에 옮겨쓴다.B2. 오실로스코우프와 함수발생기에 전원을 인가하고 화면에 함수발생기의 정현파가 나타나도록 조정한다. 함수발생기의 출력을 4Vp-p로 조정한다. 이 전압은 전 실험과정중에 일정하게 유지한다.B3. 표 54-2의 주파수에 대하여 AB간의 저항에 걸린 전압 VR1, CD간의 저항에 걸린 전압 VR2,를 측정하여 표 54-2에 기록한다. 측정을 완료하면 함수발생기와 오실로스코우프의 전원을 차단한다.B4. 각 주파수에 대하여 측정한 VR1과 VR2값 그리고 R1, R2를 이용하여 캐패시터와 인덕터에 흐르는 전류 IC,, IL을 계산한다. 결과를 표 54-2에 기록한다.2. 실험결과표 54-1 병렬공진회로의 주파수응답FrequencyDeviationFrequency, kHzVoltage acrossResistorVR, Vp-pVoltage acrossTank CircuitVLC, Vp-pLine Current(Calculated)I,Tank Circuit Impedance (Calculated)Z,6k4.7453.81220m3.811049.95k5.7673.81280m3.811049.94k6.8563.81310m3.811049.93k7.7523.81410m3.811049.92k8.7853.81630m3.811049.91k9.7283.81880m3.811049.950010.1343.811.163.811049.910.7303.851.63.851039.050011.1123.851.883.851039.01k11.9003.851.353.851039.02k12.7753.81880m3.811049.93k13.6553.81660m3.811049.94k14.8023.85500m3.851039.05k15.7413.81440m3.811049.96k16.8003.81410m3.811049.9표 54-2 병렬공진회로의 리액턴스특성Frequency f, kHzVoltage acrossResistor R1VR1, mVp-pVoltage acrossResistor R2VR2, mVp-pCurrent in CapacitiveBranch (Calculated)IC, mAp-pCurrent in InductiveBranch (Calculated)IL, mAp-p4.7281304700.3941.4245.7621604100.4851.2426.7591603800.4851.1527.7541903500.5761.0618.7052202500.6670.7589.7242202500.6670.75810.1042202500.6670.75810.7302502500.7580.75811.2512502500.7580.75811.9332802500.8480.75812.7992802200.8480.66713.7162802200.8480.66714.7443101900.9390.57615.8023101900.9390.57616.7663801601.1520.4853. 실험고찰(1) 병렬 RLC회로에서 임피던스와 주파수의 관계를 설명하시오.병렬 RLC회로에서 임피던스와 주파수의 관계를 그림 54-3으로 설명할 수 있다. 이 그림은 병렬공진회로의 임피던스 대 주파수의 그래프를 도시한것이다. 그래프의 모양이 직렬공진회로의 경우와 유사함을 알 수 있다. 주목할 점은 회로의 임피던스는 공진시 최대라는 것이다. 그래프에서 극대값의 지점이 바로 주파수 값이 공진주파수 fR일 때이다.(2) 병렬 RLC회로에서 총 전류와 주파수의 관계를 설명하시오.병렬 RLC회로에서 총 전류와 주파수 관계는 그림 54-2로 간단히 설명할 수 있다.fR보다 큰 주파수 fa에서 XC는 XL보다 작으므로 캐패시터에 더 많은 전류가 흐르며 회로는 용량성이 된다. fR보다 작은 주파수 fb에서 회로는 유도성이 된다. 위의 그림은 바로 이와 같은 특성을 도시한 것이다. 공진시 총전류는 최소이며 IL과 IC는 동일하다. 또한 IT는 IL과 IC보다 작다.(3) 병렬 RLC회로에서 Q의 크기에 영향을 미치는 성분에 대하여 설명하시오.예를 들어 병렬 LC회로 양단에 걸린 전압을 Vt라 하고 총 전류를 IT라 하면 다음과 같은 임피던스 Zt를 구하는 수식을 얻을 수 있다.Vt는 회로의 Q에 직접 비례한다. LC회로와 병렬로 저항을 연결시키면 Vt는 감소한다. 이와 같은 효과는 병렬 연결하는 저항의 값이 작을수록 커진다.(4) 그래프용지에 표 54-1의 결과를 이용하여 주파수 대 임피던스의 그래프를 그리시오. 수평축은 주파수, 수직축은 임피던스를 표시하시오. 공진주파수를 수직점선으로 표시하시오.(5) 그래프용지에 표 54-2의 결과를 이용하여 주파수 대 IL의 그래프를 그리시오. 동일한 그래프용지상에 주파수 대 IC의 그래프를 그리시오. 수평축은 주파수, 수직축은 전류를 표시하시오. 공진주파수를 수직점선으로 표시하시오. 공진주파수를 수직점선으로 표시하시오.(6) 실험과정 B의 회로가 용량성인지 유도성인지 또는 저항성인지 설명하시오.이 값은 항상 일정하지 않다. 즉 공진주파수일 때는 저항성이고 fR보다 큰 주파수에서는 캐패시터에 흐르는 전류는 인덕터에 흐르는 전류보다 크므로 회로는 용량성이다. 또한 fR보다 작은 주파수에서 캐패시터에 흐르는 전류는 인덕터에 흐르는 전류보다 작으므로 회로는 유도성이다.4. 검토 및 토의이번 실험은 병렬 RLC회로의 공진주파수를 실험적으로 결정하고 그때의 임피던스 및 전류를 측정하는 것이다. 또한 이것을 바탕으로 임피던스와 주파수의 관계를 조사하였다.이론적으로는 임피던스와 주파수의 관계는 실험고찰 1의 그림과 같이 공진주파수일 때 임피던스가 최대이다. 하지만 본인이 실험한 결과에 의하면 실험고찰 4의 그림처럼 오차가 많이 발생하였다. 이것은 VLC의 차이가 매우 작기 때문에 VR의 값이 공진주파수 이하에서 일정한 것처럼 보인다. 하지만 소수점이하의 자리까지 스케일을 낮추어보면 그 차이를 확인 할 수 있고 따라서 오차를 줄일 수 있을 것이다.

공학/기술| 2007.11.10| 6페이지| 1,500원| 조회(619)

병렬공진회로, 실험 54. 병렬공진회?, 병렬공진회로의 특성, 병렬공진, 실험5..

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