예비 실험에서 그림1과 같은 회로를 eagle CAD 프로그램으로 구현하기 위해 IR LED, 저항, 가변저항, 포토다이오드, LED, LM358(Op-amp), female pin header 등의 Library를 제작했다. 이 때 데이터시트를 참고해 해당 소자의 실제 규격 정보대로 Package, Symbol, Device 세가지를 각각 저장했다. 이를 기반으로 그림1과 같은 적외선 센서 회로를 Schematic에 구현했다. 먼저, 각 소자의 symbol을 위치에 맞게 배치하고 wire로 각 소자들을 연결했다. 그 후 ERC검사를 통해 회로의 문제를 파악했다. ERC검사(Electrical Rule Check)란 PCB 레이아웃상에서 전기적 규칙을 검사하는 단계다. OPEN, Short, voltage 감소, 신호 노이즈 등을 검사해 회로의 안정성 및 신호 무결점을 검증한다.
Ⅰ.실험목표1-1: 실제 CAD tool(Eagle CAD V6.6)을 이용해 PCB를 제작하는 과정을 모두 진행1-2: CAD기능을 활용해 디바이스 라이브러리 생성 및 부품 도면 작성1-3: Schematic 및 Board 설계: 적외선 센서 회로 및 PCB 디자인1-4: Gerber 파일 추출: 실제 제작을 위해 Gerber파일 작성Ⅱ.이론2-1.PCB<그림1>PCB란 Printed Circuit Board의 약자로 인쇄 회로 기판이라 불린다. 이는 배선을 이용한다는 점에서 Printed Wiring Board(PWB)와 혼용해서 불리기도 한다. 구체적으로는 회로 설계를 근거로 저항, 콘덴서, 집적 회로 등의 부품을 접속하기 위해 도체회로를 절연 기판의 표면 혹은 내부에 형성하고 부품 사이는 구리 배선으로 연결한 기판이다. PCB는 설계 방법에 따라 크기, 경제성, 성능 등이 달라지기 때문에 효율적인 설계와 적절한 비용 사이의 trade off가 있다. PCB는 특히 Layer층수에 따라 크기, 경제성, 성능 등이 달라지는 데 그 중 단면 PCB는 단면에만 부품을 납땜하고 제조 과정이 간단해 빠른 공정이 가능하고 비교적 저렴한 비용을 가진다. 그러나 단면 PCB는 실장밀도가 낮다는 단점이 있다. 또한 양면 PCB는 양쪽면에 회로가 구성되어 있고 그러다 보니 단면 PCB보다는 제조과정이 까다롭고 비용도 비싸다. 이의 양면은 via홀을 통해 연결되며 단면 PCB보다 고밀도 실장이 가능하다. 다면 PCB는 여러 개의 PCB층(보통 4층 이상)을 적층해 복잡한 회로를 수용한다.
그림1과 같은 Full Wave Rectifier를 그림2와 같이 실제 회로에 구현했다. 입력 신호는 1kHz의 주파수, 5V, Sine input신호를 사용했으며 load에 1k의 저항만 있을 때, load에 0.1uF 커패시터와 1k의 저항이 있을 때, load에 10uF 커패시터와 1k가 있는 세 가지 경우에 대해서 Output을 관찰했다. 그림2는 load에 저항만 연결돼있는 경우이다.<그림3> <그림4>또한 그림3, 그림4는 각각 load에 0.1uF 커패시터와 1k의 저항이 있는 경우, load에 10uF 커패시터와 1k의 저항이 있을 경우의 회로 사진이다. 이제 각각의 측정결과를 살펴보자.그림 5는 Function Generator로 조건에 만족하는 입력 신호를 형성한 사진이다. Vpp는 5V이며 주파수는 1kHz, 파형은 sine파형을 만족하도록 입력 신호를 형성하였다. 그림6의 경우는 load에 커패시터 없이 1k의 저항만 연결돼있는 경우의 입력신호와 출력신호를 비교한 사진이다. 이 때 =949.61mV로 (+)부호만을 가지며 주파수가 2kHz가 된 것을 보면 Full Wave Rectifier회로를 통해 입력 전압이 모두 (+)로 정류되어 출력된 것을 확인할 수 있다. 또한 Input peak전압과 output peak전압에서 약간의 차이를 확인할 수 있는데 이는 다이오드가 켜지는 데 필요한 전압이 존재하기 때문이다. 이를 이라 하며 출력값과 Vp의 값을 통해서 실제로 사용한 다이오드의 을 알아낼 수 있다.
Ⅰ.실험 목표1-1: 정류회로 설계-Transformer 동작 이해하기-Diode 동작 이해하기-Ripple 이해하기1-2: Buck-Converter 설계-Switch 동작 이해하기-DC-DC converter 이해하기1-3: PSPICE 및 빵판을 이용한 실험을 통해 이론 검증Ⅱ. 이론2-1. Transformer<그림1>Transformer는 일반적으로 서로 다른 두 개의 인덕터가 평행하게 위치한다. 그리고 인덕터의 성질을 이용해 전기에너지를 전달하는 데 첫 인덕터에 전류가 흘러 자기장이 발생하면 자기장은 두 번째 인덕터에 전달돼 전류를 유도하여 전압을 발생시킨다. 그림1의 오른쪽 하단의 식은 전압과 전류, 코일의 감은 수와 관련된 식인데 , → 과 같은 과정으로 유도해 낼 수 있다,2-2. Diode<그림2>PN 접합 다이오드는 말그대로 P형 반도체와 N형 반도체가 접합면을 이루는 소자다. 이 때 다이오드의 심볼은 그림2의 오른쪽 그림과 같으며 Anode부분이 P형 반도체, Cathode부분이 N형 반도체를 각각 나타낸다. P형 반도체, 즉 Anode부분에 (+)단자가 연결되고 N형 반도체, Cathode부분에 (-)단자가 연결되면 forward biased됐다고 한다. diode가 ideal하다면 어떠한 조건 없이 다이오드가 켜지겠지만 실제 다이오드는 Threshold voltage(V )보다 클 때 forward bias 상태에서 diode가 켜지게 된다. 이 때 diode에 흐르는 전류는 식을 통해 구할 수 있다.
[실험1] A triangular/square wave generator그림1과 같은 triangular/square wave generator회로를 그림2와 같이 구현하였다. 측정 전에 출력 전압의 주기가 T=10ms가 되도록..<중 략>표1을 보면 각각의 측정값들이 약간의 오차를 가지고 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 실제 실험에서 소자 값이 한정되어 있었던 게 주요 오차 원인이 된다. 실제 실험에서 사용한 값과 동일한 조건으로 시뮬레이션을 한다면 어떤 결과가 나올지 PSPICE를 통해 확인해보자.표2를 확인하면 모든 측정값의 오차율이 소폭 감소한 것을 확인할 수 있다. 그럼에도 약간의 오차가 존재하는 이유는 상대적으로 작은 값을 측정하는 것이지만 cursor를 수동적으로 움직이며 측정했기 때문이다. 작은 값을 측정할 땐 더욱 세밀한 측정 작업이 필요하겠지만 직접 cursor를 움직이며 측정했기에 한계가 있었다. 그리고..<중 략>[실험2] Two LED flasher using 555 timer-astable mode그림8과 같은 astable mode LED flasher 회로를 그림9와 같이 구현하였다. 회로를 구현하기 전에 LED flashing 주기는..<중 략>
연세대 23-2 기초아날로그실험 A+7주차 예비보고서
