전기회로 설계 및 실습설계실습계획서과 목 명전기회로설계 및 실습학 부학 번이 름제 출 일/실 험 일담당 교수설계실습 2. 전원의 출력저항, DMM의 입력저항 측정회로 설계1. 목적전지의 출력저항과 DMM의 입력저항을 측정하는 회로를 설계, 제작, 측정하고DC Power Supply의 사용법을 익힌다. 부하효과(Loading effect)를 이해한다.2. 준비물(/1개 조)* 기본 장비 및 선Function generator: 1 대DC Power Supply(Regulated DC Power supply(Max 20 V 이상): 1대Digital Oscilo오실로스코프(Probe 2 개 포함): 1 대Digital Multimeter(이하 DMM, 20V 교류전원 사용): 1 대40 cm 연결선: 빨간 선 4개, 검은 선 4개(한쪽은 계측기에 꼽을 수 있는 잭, 다른 쪽은 집게)Breadboard(빵판): 1 개점퍼와이어 키트: 1 개* 부품리드저항 (10 Ω, 10 kΩ, 2 ㏁, 1/4 W, 5 %): 2개Pushbuton switch(normaly of): 1개3. 설계 실습 계획서3.1 (a) 건전지의 내부저항이 어느 정도일 것 같은가?0에 가까운 매우 작은 값일 것이다.건전지의 내부저항을 r로, 외부저항을 R, 건전지의 전압을 V라 가정하면 부하에 걸리는 전압을V _{o} = {R} over {(R+r)} V 로 표현할 수 있다. 이때 r이 0에 가까울수록 이상적인 회로값과 비슷해지지만 내부저항이 0인 건전지는 존재하지 않으므로 r은 0에 가까운 매우 작은 수일 것이다.(b) 건전지(6 V)의 내부저항을 측정하는 회로와 절차를 설계하여 제출하라. 단, 가능한 한 측정에 의한 전력소비가 최소가 되도록 10 Ω 저항과 Pushbuton을 사용하라. 전류가 흐를 때 10 Ω 저항에서 소비되는 전력을 구하라.가. 회로를 구성하지 않은 상태에서 건전지의 전압(V _{})을 측정한다.나. 브레드보드에 그림1과 같은 회로를 구성한다. (R _{L} = 10Ω)다. DMM을R _{L}에 병렬로 연결한다.라. Pushbutton을 누르고V _{o}를 측정한다.마.V _{o} = {R} over {(R+r)} V 를 이용해{V _{L}} over {V} = {10} over {10+r _{}}에서 내부저항 r을 구할 수 있다.P= {(V _{o} ) ^{2}} over {R _{L}} 식을 이용해 (라)에서 측정한V _{o}을 대입하여 10 Ω 저항에서 소비되는 전력을 구한다.그림 1 3.1 (b)회로도3.2 (a) 10 Ω의 저항에 1 V를 인가하면 전류는 몇 mA인가?I= {V} over {R} = {1} over {10} =100[mA](b) DC Power Suply의 Output 1의 출력전압을 1V, 최대 출력전류를 10mA로 조정한 상태에서 그 출력단자에 10Ω의 저항을 연결하면 어떤 현상이 일어나겠는가?지시판(CC)에 빨간불이 켜지고 전압이 낮게 조정될 것이다.1 V에 10 Ω의 저항을 연결할 경우 (a)에서 구했듯이 100 ㎃의 전류가 흘러야 한다. 이때 최대전류는 10 ㎃로 설정되어 있어 전압안정 직류전원이 타버릴 위험이 있다. 이를 방지하기 위하여 출력전압이 최대전류에 맞게 낮아져 결과적으로 회로에는 0.01 V의 전압이 걸릴 것이다.3.3 DC power supply의 output 1을 5 V, output 2를 10 V로 조정하고 DMM으로 두 (+)단자사이의 전압을 측정하면 몇 V로 측정되겠는가? 또 그 이론적 근거를 제시하라.전압이 측정되지 않는다.전압은 두 지점의 전위차를 의미하는데 output 1, output 2의 +단자는 각각 다른 ground를 가지고 회로적으로 연결되어 있지 않으므로 흐르는 전류가 없어 전압이 측정될 수 없다.3.4 3.3과 같은 상황에서 output 2의 (+)단자가 output 1의 (+)단자보다 5 V 높게 되는 회로에 이 전압을 측정하기 위해 DMM을 추가한 회로를 설계하여 제출하라.그림 2 3.4 회로설계3.5 공통기준점에 대해 output 1은 5 V, output 2는 -10 V가 되는 회로에 이 전압을 측정하기 위한 DMM을 추가한 회로를 설계하여 회로도를 제출하라. 단 회로도에 기준점을 표시하라.그림 3 3.5 회로설계3.6 DC power supply의 output 1을 5 V로 조절하고 (a) (+)출력단자에 2㏁ 저항의 한쪽만 연결하였을 때 2 ㏁ 저항의 다른 쪽의 전압은 이론적으로 얼마인가?전류가 흐르지 않으므로 전압은 0V이다.
전기회로 설계 및 실습설계실습계획서과 목 명학 부학 번이 름제 출 일/실 험 일담당 교수설계실습 3. 분압기(Voltage Divider) 설계1. 목적부하효과(Loading Efect)를 고려한 분압기(Voltage Divider)를 설계, 제작하고 설계와 실험값을 비교, 분석한다2. 준비물(/1개 조)* 기본 장비 및 선Function generator: 1 대DC Power Supply(Regulated DC Power supply(Max 20 V 이상): 1대Digital Oscilo오실로스코프(Probe 2 개 포함): 1 대Digital Multimeter(이하 DMM, 20V 교류전원 사용): 1 대40 cm 연결선: 빨간 선 4개, 검은 선 4개(한쪽은 계측기에 꼽을 수 있는 잭, 다른 쪽은 집게)Breadboard(빵판): 1 개점퍼와이어 키트: 1 개* 부품리드저항(1 ㏀, 2.7 ㏀, 3 ㏀, 6.2 ㏀, 1/4 W, 5 %) : 3개3. 설계 실습 계획서설계 목표는 출력전압이 12 V로 고정되어 있는 한 대의 DC power supply를 이용하여 정격전압이 3 V±10%, 정격전류가 3 mA±10%인 IC chip에 전력을 공급할 수 있는 분압기를 설계하는 것이다. 단, IC chip이 동작하지 않을 때, 즉 전력을 소비하지 않을 때 IC chip에 9 V 이상 걸리지 말아야한다.3.1 분압기의 설계(부하효과를 고려하지 않은 잘못된 설계)(a) 준비물 중의 저항을 사용하여 3 V±10%의 전압을 출력하는 분압기를 설계하라. 단, IC chip이 동작하지 않을 때, 즉 전력을 소비하지 않을 때 IC chip에 9 V 이상 걸리지 말아야한다.3[V]의 전압을 출력하려면 회로의 전체저항과 3[V]가 걸리는 저항의 비가 4:1 이어야한다. 전력을 소비하지 않을 때 IC chip에 9 V 이상 걸리지 않게 주어진 저항으로 이 비를 만족시키기 위해 6.2 ㏀ 2개, 3 ㏀ 1개를 직렬 연결하면 최소한의 오차로 3[V]를 만들 수 있다.그림 1 3[V] 출력 분압기 회로(b) 설계한 회로의 3 V 출력단자에 등가부하로서 1 ㏀의 부하가 병렬로 연결되었을 때의 출력 전압을 계산하라. 설계목표에 대한 오차를 구하고 결과를 분석하라(a)에 설계한 회로에서 bc 사이의 3 ㏀ 대신 3 ㏀과 1 ㏀의 병렬저항인 0.75 ㏀을 대입해 계산하면 출력전압은{0.75} over {6.2+3+0.75} TIMES 12=0.904[V] 이다.이는 설계목표인 3[V]와 0.699의 오차, 즉 69.9%의 오차율로 매우 큰 오차를 발생시킨다.3.2 분압기의 설계(부하를 고려한 현실적 설계)(a) 등가부하를 고려하여 설계목표를 만족하는 분압기를 설계하고 회로도를 도시하라.그림2 처럼 회로를 설계하면 등가부하는{3V} over {3mA} =1k OMEGA 이다.이때R _{1}에 흐르는 전류는 전체 전류의 1/10이 적절하다는 걸 고려해 약 0.3mA 라고 가정하면R _{1} ={3V} over {0.3mA} =10kΩ 으로 구할 수 있다.하지만 준비물에는 10kΩ저항이 없으므로 6.2kΩ과 3kΩ을 직렬연결해 9.2kΩ의 저항을 만들어 사용한다.따라서I _{1} = {3V} over {9.2k OMEGA } =0.326[mA],R _{2} = {9V} over {0.326mA+3mA} =2.71[k OMEGA ] , 즉 2.7kΩ의 저항을 사용한다.
전원의 출력저항, DMM의 입력저항 측정회로 설계
평가A+최고예요
![[A+] 예비레포트 3- 분압기(Voltage Divider) 설계](https://image4.happycampus.com/Production/thumbnail/2021/06/07/data26107216-0001.jpg)
