{【 1. 목 적 】다이오드를 이용한 전파 정류기와 전파 피크 정류기를 실험을 통해 이해한다.【 2. 실 험 및 방 법 】《 변압기 사양 》{1 차 측2 차 측단 자 명전 압 크 기단 자 명전압 및 전류크기220 V220 V(rms)9 V9 V 0.5A (rms)110 V110 V(rms)0 V공통 접지0 V공통 접지9 V9 V 0.5A (rms)2. 1 전파 정류기(1) D1 = D2 = IN4007 그리고 R=220Ω을 준비한다.(2) 변압기의 1차측 입력 전압 Vdc는 220 V(rms) 60Hz를 인가하여 그림 7-1(a)과 같이 브레드보드상에 구성한다,(3) D1의 애노드 단자와 접지 사이의 전압 Vs, D2의 애노드 단자와 접지 사이의 전 압 Vs, 그리고 출력 전압 V0를 오실로스코프로 측정하고 그 결과들을 그래프에 도시하라.(4) 측정된 파형으로부터 다이오드의 전압 강하 VD0를 구하고, 준비 3.1.(2)에서 주 어진 값과 비교하라.{{{VsVo주기이론값12.96 V12.26 V8.33 ㎳실험값12.92 V12.38 V8.34 ㎳2. 2 전파 피크정류기(1) D1 = D2 = IN4007 그리고 C=47μF, 그리고 R=1KΩ을 준비한다.(2) 변압기의 1차측 입력 전압 Vdc 는 220 V(rms) 60Hz를 인가하여 그림 7.2(a)의 회로를 브레드보드에 구성한다.(3) 변압기의 2차측 권선들에 나타나는 전압 Vs와 출력 전압 Vs와 출력 전압V0를 오실로스코프로 측정하고, 그결과들을 그래프에 도시하라.{(4) 측정된 출력 파형으로부터 리플 전압, Vr을 구하고, 그 값과 준비 3.2.(1)에서 이 론적으로 계산한 Vr값을 비교하라.{{VsVoVr주기이론값12.96 V12.26 V8.33 ㎳실험값12.92 V12.38 V1.678.34 ㎳【3. 고 찰 】6장의 실험에서는 직류 파형을 얻기 위해 다이오드 하나를 이용한 반파 정류기를 만들었지만 반파 정류회로의 경우는 방전 시간이 길기 때문에 Vo의 값이 많이 떨어지는 것을 확인 할 수 있었다. 전파 정류기도 동작 원리는 반파 정류기와 똑같은 원리이다. 즉, 반파 정류기에서는 {Vo=Vp{e^{-t/CR}}에서 t가 크기 때문에(1/2주기 이후에도 방전되므로) Vo가 작다. 그래서 중간탭 변압기를 써서 음의 바이어스 일때도 사용할 수 있도로 회로를 꾸며 반파가 아닌 전파를 모두 사용함으로써 t를 줄여 Vo가 더 많이 떨어지지 않게 함으로써 보다 더 직류에 가깝게 출력을 얻을 수 있는 것이다.{이 회로가 전파정류기 회로인데 간단히 살펴보면 우선 2차측 전압은 권선비에 의해 결정되는데 n1/n2=V1/V2이다. 그러므로 2차측 전압 {V2={n2 over n1}V1이다. 그런데 이 변압기에 중간탭이 있으므로 출력 전압은 V2/2가 될 것이다.이 회로에서 양의 입력이 들어오면 D1에는 순방향 바이어스가 걸리고 D2에는 역방향 바이어스가 걸리므로 D2는 open 되고 D1은 short될 것이다. 그러므로 축력은 양의 출력이 나오게 된다. 이제 음의 입력이 들어오면 D1은 역방향 바이어스가 되고 D2는 순방향 바이어스가 되므로 D1은 open 되고 D2는 short되므로 이번 역시 출력은 양의 신호가 나오게 된다. 이렇게 됨으로써 축력은 항상 양의 출력이 나오게 되는 것이다.※ 참고로 입력을 가정용 전원 220V를 인가하는데 이것은 rms값이다. 즉, 우리는 이 rms값을 peak값으로 바꾸어 사용해야 한다. 따라서 {
{【 1. 목 적 】다이오드를 이용한 반파 정류기와 반파 피크 정류기를 실험을 통해 이해한다.【 2. 실 험 및 결 과 】5.1 반파 정류기(1) 그림 6.1(a)의 회로를 다이오드 1N4007, R = 1㏀으로 하여 브레드보드상에 구성하라.(2) 입력 신호 Vs는 피크값이 9V이고 주파수가 60Hz 인 사인파이다.(3) Vs 와 Vo를 오실로스코프로 측정하고, 그 결과를 그래프에 도시하라.(4){측정된 파형과 준비 3.1.(1)에서 이론적으로 구한 파형을 비교하라.{{{VsVo주기이론값9V8.3 V ∼ 0 V16.7㎳실험값8.97V8.31 V ∼ -0.4 V16.7㎳5.2 반파 피크 정류기(1) 그림 6.2.(a)의 회로를 다이오드 1N4007, C = 47㎌, 그리고 R =1㏀으로 하여 브레 드보드상에 구성하라.(2) 입력 신호 Vs는 피크값이 9V이고 주파수가 60Hz인 사인파이다.(3) Vs와 Vo를 오실로스코프로 측정하고, 그 결과를 그래프에 도시하라.(4) 측정된 파형과 준비 3.2.(1)에서 이론적으로 구한 파형을 비교하라.(5){측정된 파형으로부터 구한 Vr의 값과 준비 3.2.(1)에서 이론적으로 계산한 Vr의 값 을 비교하라.{{VsVpVoVr주기이론값9V8.3V6.83V2.9416.7㎳실험값8.96V8.28V6.16V2.1216.7㎳5.2-1 반파 피크 정류기(1) 커패시터만 C=94㎌으로 바꾸어 실험 5.2.(2)를 반복하라.(2) 측정된 파형과 준비 5.2.(2)에서 이론적으로 구한 파형을 비교하라.{(3){측정된 파형으로부터 구한 Vr의 값과 준비 3.2.(2)에서 이론적으로 계산한 Vr의 값을 비교하라.{VsVpVoVr주기이론값9 V8.3 V6.83V1.47 V16.7㎳실험값8.97 V8.29 V7.1 V1.19 V16.7㎳【3. 고 찰 】5.1 반파 정류기 실험을 통하여 다이오드의 동작 특성을 이해 할 수 있었습니다. 위의 반파 정류회로에 sin-wave를 인가하면 우선 양의 입력이 인가되는 경우는 다이오드에 순방향으로 전압이 걸리기 때문에 다이오드에는 오로지 0.7V가 인가될 것이고, KVL에 의해 나머지 전원은 모두 저항에 걸리게 된다. 그러므로 양의 입력 동안은 입력 파형과 동일하게 나온다. 다만 다이오드에 0.7V가 걸리므로 출력 전압 Vo = Vi - 0.7가 출력 될 것이다. 이제 시간이 지나 음의 입력이 인가될 때는 다이오드에 역방향으로 전압이 인가되기 때문에 다이오드는 open될 것이다. 즉, 입력 전원의 모두가 다이오드에 걸리게 되는 것이다. 그래서 음의 입력 동안은 출력은 0V가 나오게 된다. 그러나 실험에서는 -0.4V정도의 출력을 얻을 수가 있었다. 사실 이 정도의 전압은 무시해도 상관은 없지만 음의 전압이 출력으로 나왔다는 것은 회로에 전류가 음의 방향으로 흘렀다는 예기인데, 이 전류가 생긴 원인은 실제 다이오드에 역방향으로 전압이 걸린다고 다이오드가 완전히 open되는 것은 아니다. 다만 역방향 바이어스로 인해 큰 역저항이 발생하는 것이다. 이 큰 역저항으로 인해 약간의 역전류가 흐르게 되는데 이 전류가 저항에 걸려 약간의 음의 출력을 얻게 된 것이다. 이 회로는 다른말로 Simple Series Negative Clippers(Limiter) 회로이다.두 번째로 반파 피크 정류기 실험을 하였다.우선 1/4주기 동안 보면 전압이 양으로 점점 증가한다. 양의 바이어스이므로 다이오는 short될 것이고 나머지 모든 전압이 커패시터에 충전 될 것이다. 그러므로 출력은 1/4주기 동안은 입력 파형과 거의 동일한 파형을 얻을 것이다. 1/4주기 이후에도 역시 양의 입력이 들어온다. 그러나 이때부터는 입력 전원은 피크값에서 점점 떨어지는 것이므로 커패시터에 충전된 전압이 입력 전압보다 크게 될 것이다. 그러므로 다이오드에는 비록 양의 입력이 들어온다 하더라도 역방향 바이어스가 되어 open되게 된다. 따라서 커패시터에서 나온 전류는 저항쪽으로 흐르게 되므로 이때부터는 방전이 되는 것이다. 당연히 음의 바이어스일때도 다이오드에 역방향으로 인가되기 때문에 이 회로는 계속 방전을 하게 될 것이다. 이렇게 방전을 하다 입력 전압이 커패시터의 전압보다 높게 되면 다시 다이오드는 short되므로 다시 충전회로가 되어 커패시터에 충전이 될 것이다.
{【 1. 목 적 】접합 다이오드의 단자 특성과 제너 다이오드의 단자 특성을 실험을 통해 이해한다.【 2. 실 험 및 결 과 】{5.1 접합 다이오드의 단자 특성1 다이오드(1N4007), 저항 1㏀을그림 5.6과 같이 브레드보드상에구성한다.2 Vs를 표 5.2에 제시한 값으로 바꾸어 가면서 전압과 전류를 측정한다.3 결과 값을 가지고 i-v특성을 그래프에 도시하라.4 이론적으로 계산하여 얻은 i-v특성을【 그림 5.6】 다이오드의 단자 특성을 비교하라.측정하기 위한 회로【표 5.2】이론 값 (이상적인 다이오드로 간주하여 0.7V가 걸리고, on일 때 내부저항은 없다){Vs (V)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.02345VD (V)이론값00.10.20.30.40.50.60.70.70.70.70.70.70.70.7실험값00.160.280.340.40.470.480.510.530.540.550.60.620.630.65ID(mA)이론값000000000.10.20.31.32.33.34.3실험값0000000.120.220.280.380.51.312.393.364.34{※{PSpice 파형 ※ 실험 결과 그래프(C언어로 그림)【 Vs 변화에 따른 다이오드의 전압 특성 】{※ PSpice 파형 ※ 실험 결과 그래프{【 Vs 변화에 따른 다이오드의 전류 특성 】5.1 제너 다이오드의 단자 특성{1 제너 다이오드(1N4733 or 1N5231), 저항 510Ω을 그림 5.7과 같이 브레 드보드상에 구성한다.2 Vs를 표 5.3에 제시한 값으로 바꾸어 가면서 전압과 전류를 측정한다.3 결과 값을 가지고 i-v특성을 그래프 에 도시하라.4 이론적으로 계산하여 얻은 i-v특성비교하라.【 그림 5.6】 제너 다이오드의 단자 특성을측정하기 위한 회로【표 5.2】이론 값 ( 이상적인 제너다이오드이고(Vz = -5V, 내부저항은 없다 ){Izd{{}} = {{}} { Vs{{}}-Vz} over { R}{Vs(V)-1.0-0.8-0.6-0.4-0.203.03.54.04.24.44.64.85.06.08.010Vzd(V)이론값-0.7-0.7-0.6-0.4-0.203.03.54.04.24.44.64.85555실험값-0.7-0.68-0.62-0.42-0.240.082.953.43.763.853.944.024.14.24.54.74.9Izd(mA)이론값-0.3-0.20000000000001.965.889.8실험값-0.56-0.21-0.030000.050.150.450.560.720.921.11.372.86.019.6※ PSpice 파형 ※ 실험 결과 그래프{{{【 Vs 변화에 따른 다이오드의 전류 특성 】{【 Vs 변화에 따른 다이오드의 전압 특성 】【 3. 고 찰 】접합 다이오드의 단자 특성 실험에서 온도나 저항 값의 오차 등으로 인해 이론치와 약간의 오차가 발생하였지만 실험을 통하여 0.7V(실험에서는 0.6V)이상의 순방향 바이어스를 걸어 줘야만 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있었다.그리고, 0.7V이상의 순방향 바이어스를 가해주면 전류가 급격히 변할 것이라고 알고 있었고, 생각했지만 실제는 기대했던 것과 같은 그래프는 나오지 않았다.이 + 0.7V 이상 바이어스를 가해 줘야만 전류가 흐르므로 이를 이용하여 역으로 가하면 전류가 흐르지 않으므로 off되고, 순방향으로 가해주면 전류가 흐르므로 on되는 스위치를 생각할 수 있고, 앞의 회로에서 전원을 교류로 인가하면 반파 정류기를 만들 수 있다.이렇게 다이오드가 한쪽 방향으로만 전류가 흐르는 이유를 알아보면, 다이오드는 4족원소인 Si에 불순물을 혼합하여 만드는 소자인데 3족 원소인 B를 혼합하면 P형이 되고, 5족 원소인 As를 혼합하면 N형이 된다. P형은 3족 원소를 결합하므로 Si와 공유결합을 하고 전자 하나가 부족하게 된다. 즉, hole(전공)이발생하게 되고, N형은 5족 원소를 결합하므로 전자가 하나 남게 된다. 이 둘을 결합하게 되면 결합면에서는 전공과 전자가 결합을 하여 얇은 공핍층을 형성하고 있을 것이다. 이때 P형쪽에 +전압을 N형에 -전압을 가하면 전기력에 의해 N형에 있던 전자는 P형으로 넘어갈 것이고, N형에 있던 전공들은 반발력에 의해 N형쪽으로 넘어가게 될 것이다. 그러므로 전류가 흐르는 것이다. 만약 반대로 전원을 인가하면 전공들은 더욱더 P형으로 몰리고, 전자들은 더욱 더 N형으로 몰릴 것이다. 그 결과 접합면에는 케리어가 없는 안정된 상태인 Si들로 이루어진 공핍층이 더욱 더 커지게 되어 케리어가 넘을 수 없는 에너지 장벽이 형성하여 전류가 흐르지 않는 것이다.{제너다이오드 실험을 통하여 -5V정도에서 break down이 형성된 것을 확인 할 수 있었다. 일반 다이오드의 경우 역방향 바이어스를 가해주면 전류가 흐르지 않다가 그 이상의 전원을 인가하면 다이오드가 견디지 못하고 파괴되어 갑자기 전류가 흐르게 되는 것이다 이를 이용하여 제너다이오드를 만들게 되었다. 즉, 역방향으로 일정 전압에서는 전류가 흐르지 않다가 그 이상 되면 전류가 흐른다. 다시 말하면 전류가 많이 흐르더라도 제너다이오드에는 일정 전압만 걸리게 되는 것이다. 이를 이용하면 특정 소자를 보호하는데 제너다이오드를 이용할 수 있을 것이다. 예를 들어, 어떤 소자가 10V이상의 전압이 걸리면 안돼는 소자가 있을 경우 옆의 회로에서 제너다이오드가 10V짜리를 사용하면 +의 전원이 들어올 때는 D3에 의해 출력이 아무리 높게 들어와도 10V가 출력 될 것이고, -의 전원이 들어올 때는 D2에 의해 역시 -10V가 출력될 것이다. 그러므로 소자에는 아무런 무리 없이 동작을 할 것이다.이 외에도 제너다이도드의 특성을 이용하면 직류전원을 얻기 위한 회로에도 이용하면 좋을 것이다.측정 증가치가 모두 0.1씩이던지 1씩이던지 일정해야 Excell로 그래프 그리기가 편했을 텐데 그래프 그리기가 너무 어려워 그냥 C언어로 그렸습니다.(1) 정류 다이오드의 형명을 조사하라다이오드의 명칭에 관하여는 EIAJ 등록에 의해서 부여하는 EIAJ형명이 있고, JEDEC에서 사용하는 명칭, 유럽에서 사용하는 명칭이 있다. 또한 메이커에 따라 독특한 명칭을 사용하기도 한다.※ EIAJ 명칭1S로 시작한다. 처음에는 1S 다음에 등록번호만 주어 사용하였으나, 등록부품의 수가 너무 많아짐에 따라, 다음과 같이 분류하여 품명을 할당하고 있다.·1SE xxx - 터널다이오드·1SG xxx - 건 다이오드·1SS xxx - 일반다이오드, 검파용, 스위칭칭, 펄스발생용, 스냅오프다이오드·1SV xxx - 가변용량다이오드, PIN 다이오드, 스냅오프다이오드·1SR xxx - 정류용 다이오드·1SZ xxx - 정전압 다이오드※ JEDEC 명칭 - 1N 으로 시작하면, 미국의 JEDEC에서 부여한 명칭이다.※ 유럽형 명칭 - 0Axx, BOXxxx 등으로 사용되면※ 메이커별 명칭 - 독자적인 명칭을 부여한다.(2) 브리지 다이오드의 외형과 그 종류에 대해 조사하라. 도한, 브리지 다이오드와 정류 다이오드는 어떤 차이가 있는가?{교류전압을 직류전압으로 바꾸기 위해 정류용 다이오드를 사용한다. 하나의 다이오드에서는 반파정류(플러스와 마이너스가 교대로 변화하는 전압의 플러스측 또는 마이너스측 중에서 어느 한쪽만 사용한다)밖에 할 수 없지만, 다이오드를 4개 조합하면 전파정류를 할 수 있다. 4개를 조합한 것이 다이오드 브리지(diode bridge)이다.
{【 1. 목 적 】쌍안정 멀티바이브레이터의 동작 원리 및 전달 특성을 실험을 토해 이해한다.【 2. 실 험 방 법 】※ 반전 전달 특성을 가지는 쌍안정 회로(1) 【그림1】과 같이 회로를 브레드 보드 상에 꾸민다.(2) 입력 진폭은 5V로 하고 주파수는 274Hz의 톱니파를 인가한다.(3) 출력 파형을 측정한다.※ 비반전 전달 특성을 가지는 쌍안정 회로(1) 【그림2】와 같이 회로를 브레드 보드 상에 꾸민다.(2) 입력 진폭은 10V로 하고 주파수는 500Hz의 톱니파를 인가한다.{(3) 출력 파형을 측정한다.{【그림1】 【비반전】【 3. 결 과 】【반전 전달 특성을 가지는 쌍안정 회로】{【Pspice 파형】{【측정 파형】【비반전 전달 특성을 가지는 쌍안정 회로】{{【Pspice 파형】{【측정 파형】【 4. 고 찰 】이번 실험은 쌍안정 멀티바이프레이터 즉, 슈미트 트리거의 동작 원리를 알아보는 실험이다. 반전 전달 특성을 갖는 쌍안정 회로건 비반전 전달 특성을 갖는 쌍안정 회로건 입력을 톱니파로 주었다. 이렇게 입력을 서서히 증가시키다 보면 어느 특정 전압 이상이 되는 순간 출력이 갑자기 나오고 또 어느 특정 전압 이하가 될 때 출력이 갑자기 사라지게 된다. 따라서 톱니파를 인가하여 구형파를 얻을 수 가 있는 것이다.이와 같은 현상은 자계에서 교류신호를 인가할 때 발생하는 히스테리스 현상과 같은 현상이다.반전 전달 특성을 갖는 쌍안정 회로의 경우 톱니파의 전압이 증가하다보면 출력이 떨어지고 또한 톱니파의 입력이 떨어지다 보면 다시 출력이 상승하는 것을 확인 할 수 있다.비반전 전달 특성을 갖는 쌍안정 회로의 경우는 톱니파의 전압이 점점 증가하다가 거의 피크치가 됐을 때 출력이 HI로 되어 계속 유지하다가 톱니파의 입력이 최소가 되었을 때쯤에서 LOW로 떨어지는 것을 확인 할 수 있다.{이와 같이 회로를 꾸민 후 V1에 파워서플라이의 전원을 -2V에서부터 조금씩 증가시키다 보면 0V를 지나 조금 더 증가 시켜야지만 출력이 LOW로 떨어지고 다시 +2부터 조금씩 감소하다 보면 0V를 지났는데도 LOW를 유지하고 있다가 어느 정도의 전압을 더 낮추어야만 HI로 되는 것을 확인 할 수 있었습니다.
44444444444444{【 1. 목 적 】윈-브리지 발진기의 발진 메커니즘과 특성을 실험을 토해 이해한다.【 2. 실 험 방 법 】※ 리미팅 회로를 사 용하지 않은 발진기(1) 그림과 같이 회로를 브레드 보드 상에 꾸민다.(2) 가변저항을 사용하여 서서히 증가시킨다.(3) 출력 파형이 나오는 순간의 전압과 주파수를 측정한다.{※ 리미팅 회로를 사용한 발진기(1) 그림과 같이 회로를 브레드 보드 상에 꾸민다.(2) 가변저항을 사용하여 서서히 증가시킨다.(3) 출력 파형이 나오는 순간의 전압과 주파수를 측정한다.{(4) 리미텅 회로를 사용하지 않은 발진기와 비교해 본다.【 3. 결 과 】【리미트 회로를 사용하지 않은 발진기】{【 Pspice 파형 】{【측정 파형】【리미트회로를 사용한 발진기】{【 Pspice 파형 】{【측정 파형】【 4. 고 찰 】이번 실험은 발진기의 메커니즘과 특성을 알아보는 실험으로 교류원을 인가하지 않고도 교류 파형을 얻어내는 실험이다.발진의 원리를 알아보면 아래 그림과 같이 두 부분으로 나누어 생각할 수 있다.{이 회로는 Positive feedback이므로 이의 전달함수는{A_f (s) = A(s) over {1 - A(s)B(s) }이므로 여기서 특성근을 0으로 만들어야 하므로 A(s)B(s) = 1 이어야 한다. 따라서 이 조건이 발진을 위한 조건이 된다. 그러나 실제로는 1보다 약간 커야 한다.여기서 RC직렬 연결 부분을 Z1이라 하고 RC병렬 연결 부분을 Z2라 하면{L(s) = A(s)B(s) = [1 + R_2 over R_1 ] Z2 over {Z1 + Z2}= {{1 + R_2 / R_1 } over {3 + sCR + 1/sCR }=1따라서 {L(jw)= {1+R_2 / R_1 }over { 3 + j(wCR - 1/wCR) }=1이어야 하므로 발진 조건에 의해 L(jw)가 1이 되려면 허수 부분이 우선 0이 되야 하므로 {w_0 CR = 1 over {w_0 CR}{THEREFORE w_0 = 1/CR = 1/(10㎋ * 10㏀) =10000 따라서 {f = w_0 over 2pi = 1591따라서 주기 T=1/f이므로 628 ms이다.주파수선택 회로망의 R과 C에 의해 주기가 선택되는 것이다. 비반전 증폭기는 말 그대로 신호의 증폭을 시켜주는 부분이다.