--------------------------------------------------------------------------------------------------------------TR AC Amp--------------------------------------------------------------------------------------------------------------분 반:C반조:9조학 번:2014270667이 름:고 재 완실험일자:05월 29일(수)제출일자:06월 4일(화)실험목적1개의 TR을 이용하여 아래와 같은 Specification을 만족하는 Amplifier를 설계 할 수 있다.Impedance의 개념을 이해한다.실험결과실험 1 : fixed bias실험결과분석 : 회로설계전에 fixed bias를 활용했는데 먼저 주어진 조건을 활용하여 Vcc=9V, -Vcc+IbRb+Vbe=0으로 Rb=1.5Mohm을 얻고 -Vcc+IcRc+Vce, Ic=1mA, Vce=5V를 할용해 Rc=4kohm을 얻었다. 그리고 Ic=B*Ib를 활용해 B값을 얻을 수 있었다. 이 값을 토대로 실험을 했고 위와 같은 결과를 얻을 수 있었다.실험 2 : voltage divider bias실험결과분석 : 다음은 voltage divider bias를 활용하여 DC회로를 설계했다.Vce=Vcc-Ve=Vcc-(Rc*Ic+Vre)->Rc=3kohm, Ie=(B+1)Ib-> Re=1kohmBRe=10R2, R2=B*Re/10=B*B/10*(B+1)=18kohm,R2*Vcc/(R1+R2)=Vb, Vb=1.7V, R1=77kohm이 값을 토대로 실험을 했고 위와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 또 Vce와 Ic로 spec이 맞음을 확인 할 수 있었다.3) 실험 3 : TR AC Amp입력 출력Rl저항을 Rc와 같은 값으로 바꾼 회로입력 출력av=49.16다른 TR로 교체[B값 변화]입력 출력Av=48실험결과분석 : 다음은 교류해석을 위해 커패시터를 달고 Rl,Rs,, 교류전압을 달아서 최종회로를 설계해서 실험했다.Rl=10kohm, Rs=1kohm, re=26mV/Ie, Zi=R1//R2//B(re+Re), Zo=RcZi=14kohm, Zo=3kohmVo=-B*ib*(Rc//ro),Ib=Vi/Bre, Av=-Rc/re이 값을 토대로 실험을 했고 위와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 그리고 입출력파형을 측정하고 Vo/Vi=Av로 Av를 구할 수 있었다.그리고 문제대로 Rl저항을 Rc와 같은 값으로 바꿔서 파형변화를 측정하고 다른 TR로 교체[B값 변화]하여 파형변화를 확인하였는데Rl저항을 Rc와 같은 값으로 바꾼 결과[Rl 저항이 감소]Avl=Vo/Vi=-(Rc//Rl)/re에 의해 Av가 감소함을 확인 할 수 있었고다른 TR로 교체[B값 변화]한 결과 Av가 감소했는데이론상으론 Voltage divider bias는 B의 영향을 받지않아 Av변화가 없어야 한다.고 찰이번에 TR AC Amp 실험을 진행했는데 이 실험을 진행하기 위해서 fixed bias회로에 B값을 임의로 설계하고 Vcc, -Vcc+IbRb+Vbe=0으로 Rb을 얻고 -Vcc+IcRc+Vce, Ic, Vce 를 할용해 Rc를 얻었다. 그리고 Ic=B*Ib를 활용해 B값을 구할 수 있었다. 그리고 TR AC Amp의 DC설계를 위해 voltage divider bias회로에 Vce=Vcc-Ve=Vcc-(Rc*Ic+Vre)->Rc를 구하고 , Ie=(B+1)Ib-> Re를 구한 다음 BRe=10R2, R2=B*Re/10=B*B/10*(B+1)로 R2를 구할 수 있고 R2*Vcc/(R1+R2)=Vb를 이용해 R1을 구할 수 있었다. 이 회로를 토대로 AC전압으로 바꿔 회로를 설계하기 위해 커패시터를 달고 주어진 Rl,Rs을 사용하여 최종 TR AC Amp회로를 설계하였다. 그래서 이론상 Av를 Vo=-B*ib*(Rc//ro),Ib=Vi/Bre, Av=-Rc/re을 통해 구한값과 실험을 통한 파형으로 Vo/vi를 구해 Av값을 비교해볼 수 있었다 다음은 주어진 조건대로 . Rl저항을 Rc와 같은 값으로 바꾼 결과 파형을 확인해봤는데 이론상 Avl=Vo/Vi=-(Rc//Rl)/re에 의해 RI저항값이 감소함에 따라 Av가 감소했고 TR로 교체해(B값변화) 파형을 측정하면 B의 영향은 받지 않아 Av가 변화가 없음을 확인할 수 있다.느낀 점 및 잘못된 점이번 실험을 진행하면서 이론 값과 오차가 조금씩 생겼는데 주어진 시간안에 실험을 진행하느라 원인파악을 못했다. 앞으로 실험준비를 열심히 해와 실험시간을 줄이고 실험의 완성도를 높이기 위한 원인파악하는 시간을 따로 만들어야겠다..C반 / 9조 / 2014270667 / 고재완전자회로 실험1PAGE * MERGEFORMAT1 | 페이지
실험3. 중력가속도 측정 (예비레포트)제어계측공학과 2014270667 고재완1. 실험목적일차원에서 등가속도 운동을 하는 물체의 속도를 시간의 함수로 구해보고 물체의 궤적을 시간의 함수로 구해 본다. 글라이더의 운동을 관찰함으로써 가속도, 힘 및 질량의 관계를 이해하고 중력 가속도를 측정한다.2. 원리뉴턴의 운동의 제2법칙에 의하면 질량 m 인 물체에 합력sum _{i} ^{} `F _{i} 가 작용하면 이 물체의 가속도a는 다음과 같은 관계식을 만족한다.sum _{i} ^{} {vec{F}} _{i} ``=`m` {vec{a}} (1)[그림 1] Air Track 에 의한 중력가속도 측정장치[그림 1]과 같은 장치에서 운동면을 기준으로 하는 축을 잡아 받는 힘을 성분별로 분석해 보면다음과 같다.N`-`mg`=`m`a _{y} `=`0 (2)T`=`m`a _{x} (3)T`-`M`g`=`-`M`a _{x} 4)따라서 x축, y축 방향으로의 시간에 따른 가속도, 속도, 위치는 다음과 같이 구할 수 있다.a _{y} `=`0RARROW ~v _{y} `(t)``=`v _{0`y} (5)RARROW ```y`(t)``=``y _{0} `+`v _{0`y} ``t (6)a _{x} `=` {M} over {m`+M`} gRARROW `v _{x} `(t)``=`v _{o`x} `+``a _{x} `t (7)RARROW `x`(t)``=`x _{0} `+`v _{0`x} ``t`+` {1} over {2} a _{x} ``t ^{2} (8)THEREFORE ``````g`=` {m`+M} over {M} a _{x}(9)3. 실험 기구 및 장치컴퓨터 (I-CA)CCD 카메라기준자 (30 cm)에어트랙 (길이 2 m)공기 송풍기송풍 연결호스글라이더글라이더용 추추와 추걸이전자저울4. 실험방법① 동영상을 참고하여 에어트랙을 평평한 테이블에 설치하고, 트랙의 수평을 조절한다. (송풍기에 공기를 흘려주면서 글라이더의 움직임을 보면 수평조절이 가능하다.) 송풍기를 통한 공기의 분출이 너무 강하면 오히려 슬라이더가 불안정하게 흔들리므로 적당한 출력으로 조정한다. (※ 글라이더가 흔들리지 않는 최대 출력을 유지한다. 이때 글라이더의 질량에 따라 각기 다른 출력이 요구되므로 적절히 조정한다.)② CCD를 설치하고, 컴퓨터를 켜고 "I-CA" 프로그램을 실행시킨다. (일반물리학실험 자료실 실험3의 실험3.기초자료.pdf [I-CA사용설명서] 파일 참고) 메뉴중 [파일-화면캡쳐]를 선택하여 CCD 화면이 나오는지를 확인한다. “I-CA” 사용설명서를 참고 하여 초기 실험 장치 설정을 마친다. 프로그램상의 화면을 주시하면서 슬라이더를 그냥 운동시켜서 화면상에 슬라이더의 운동이 전체적으로 잡히는 지를 확인한다.③ 글라이더의 한쪽 끝에 도르래에 연결된 추걸이를 연결한다. 도르래 장치는 트랙의 끝단에 설치된 고정단의 하단부의 홈에 바깥쪽으로 꼽은 후 상단부 홈으로 실을 통과시켜 도르래의 홈을 지나 추걸이에 연결되도록 한다. 실의 반대쪽 끝은 글라이더 일자 범퍼에 묶는다. 이때 글라이더 양쪽에 같은 무게의 일자범퍼를 달아주어 글라이더의 평형을 맞추어 주어야 한다. (※글라이더가 바닥에 떨어지거나, 트랙 끝의 도르래에 부딪히지 않게 주의한다. 고정단의 안쪽으로는 고무밴드 반발대를 설치하여 글라이더와 트랙에 충격이 가지 않도록 한다.)④ 추걸이가 땅에 닿은 후부터는 등가속도 운동이 아니므로 실길이를 적당하게 조절하여 주어야만 올바른 결과를 얻을 수 있다. 글라이더가 트랙 마지막까지 이동했을 때에도 추가 땅에 닿지 않는 상태를 유지할 수 있도록 길이를 조절하면 된다.⑤ 전자저울을 이용하여m``(글라이더의 질량)과M``(추걸이의 질량 + 추의 질량)을 측정하여 결과표에 기록한다.⑥ “I-CA” 사용설명서를 참고 하여 Data 저장 경로를 결정한 뒤 슬라이더를 등가속도 운동을 시켜 실험을 시작한다. Data 저장이 끝나면 [파일-분석하기]를 선택하여 저장된 자료를 분석한다. 먼저 Data가 저장된 경로를 지정해 준 후, 분석할 처음 프레임과 마지막 프레임을 결정하고, 피사체의 기준색을 결정해 준다. 그리고 기준점과 비례기준선을 설정해 준 뒤 분석을 시작한다. 기준선은 어디를 잡을 것인지를 생각해 보아라. (앞에서 정하여준 분석영역에서 피사체의 위치를 찾는 것을 볼 수 있다.)⑦ 분석이 끝나고 Data를 저장하면 분석에 사용한 image file과 피사체의 위치 정보 file이 화면상에 나타난다.(시간에 따른 x 좌표와 y 좌표) 위치 정보 file을 txt file로 저장한 후 Excel을 사용하여 [그림 4, 5]와 같은 그래프를 그릴 수 있다.(실험 03-1 데이터 정리를 위한 Excel의 간단한 사용법 참고) 그래프를 그린 후 출력하여 결과보고서에 부착하여 제출한다.⑧ "I-CA“ 사용법후반부를 참고하여 위치 정보 file에서 그래프 보기를 실행한다. 그래프로부터x`(t)``=`x _{0} `+`v _{0`x} ``t`+` {1}/ {2}`` a _{x} ``t ^{2} 와 같은 형태의 x방향 fitting 값을 구할 수 있다. fitting 값으로부터 가속도a _{x}를 기록한 후 식 (9)에 대입하여 중력가속도를 구한다.⑨ 동일한 질량에 대해서 5회 반복한다. 평균을 구한 후 이론값과의 오차를 계산한다.⑩ 글라이더는 y 방향으로의 운동이 없는 1차원 운동이므로 속도는 시간에 따라 일정하다 (rm v_y=0). x방향으로의 속도는 시간에 따라 비례함을 알 수 있는데, 그 기울기로부터 중력가속도를 구 할 수 있다. 이렇게 구한 중력가속도를 예측된 값과 잘 맞는가? 그렇지 않다면 그 이유를 설명해 보아라. 실제 측정된 x, y 방향으로의 가속도의 변화는 어떠한가?⑪ 질량을 바꿔가면서 실험을 반복한다(추나 글라이더의 질량 변경).5. 결과1. 계산 및 분석1) 계산과정 :m= 186g M= 96g속도 v= x/t 가속도 (v1-v2) / (t1-t2)평균= (683+1089)/2 , 평균 g= (2006+3198)/2이론 = 96*980/(186+96)=333오차율= (886-333)*100%/333=166%오차율 g = (2602-980)*100%/980=165%2) 계산결과g`=` {m`+M} over {M} a _{x}m`=`209` rm g it `,```````````M=50 rm g it ,````````````````g _{이론} `=`980`cm/s ^{2}
실험2. 길이 측정 기구의 사용법(결과레포트)제어계측공학과 2014270667 고재완1. 목적버니어캘리퍼스와 마이크로미터의 사용 방법을 익히고 물체의 지름, 깊이, 두께를 측정한다.2. 실험원리*버니어 캘리퍼스자의 눈금을 1/10까지 또는 그 이상의 정밀도까지 읽을 수 있도록 고안된 도구용도1) AB의 외부 지름 재기2) CD의 내부 지름 재기3) E의 깊이재기측정방법(a) 측정하는 시료를 주척과 부척 사이에 단단히 고정한다.(b) 아들자의 0점 바로 앞의 어미자 눈금을 읽는다.(c) 어미자의 눈금과 아들자의 눈금이 일치하는 곳을 찾아 그 값을 읽고 1/10을 곱한다.(d) 둘을 더한 값이 측정값이다.(e) 만약 어미자의 눈금과 아들자의 0점이 정확히 일치하는 경우 (b)번 값이 최종 측정값이다.ex)어미자 : 31mm, 아들자 : 0.3mm측정값 : 31mm + 0.3mm = 31.3mm*마이크로미터용도① 금속으로 만든 틀 F의 한쪽에 평면 금속편의 모루 A가 달려있다.② 안쪽이 암나사로 되어있는 원통소매 B(슬리브)에 mm단위의 눈금이 있다.③ B에 1/2mm 또는 1mm 피치가 나사스핀들 C가 끼워져 있고, 이 C의 A에 대한단면은 A와 평행함.④ 손잡이 D(심블)의 한 왼쪽 끝의 원추면 : 원주를 50등분 또는 100등분한 눈금이 그어져 있다. 눈금의 원점은 A와 C의 단면이 맞닿았을 때 B의 눈금의 영점과 일치하도록 되어있다. 즉, D(심블)자의 눈금 하나는 1/50회전 또는 0.01mm만큼 C를 앞으로 나아가게 한다. 한 눈금의 1/10까지 눈어림으로 읽어야 하므로 길이를 1/1000mm까지 측정하게 된다.⑤ E : AC 사이에 물체를 끼워 길이를 잴 때, 동일한 압력으로 돌리기 위한 돌리개측정방법(a) 측정 전 영점이 맞는지 확인한다. 영점은 A와 C사이에 손잡이 E를 돌려 틈이 없이 꼭 맞았을 때 B(슬리브)와 D(심블)눈금이 모두 0에 맞아야 한다. 영점이 맞지 않을 경우 걸쇠 를 이용하여 영점을 맞추고 시작한다.(b) A와 C사이에 시료를 위치하고 손잡이 E를 돌려 고정시킨다.(c) D(심블) 끝에 최대한 가깝게 보이는 B(슬리브)의 눈금을 읽는다.(d) B(슬리브) 중앙선과 일치하는 D(심블)의 눈금을 읽는다. 일치하지 않을 때에는 중앙선아래의 눈금을 읽는다. 읽은 눈금에 1/100을 곱한다.(e) 둘을 더한 값이 측정값이다.ex)슬리브 : 9.0mm, 심블 : 0.22mm측정값 : 9.0mm + 0.22mm = 9.22mm3. 실험 기구 및 장치버니어캘리퍼스, 마이크로미터, 측정용 샘플(철 원통 3가지, 종이)4. 실험방법1) 버니어캘리퍼스① 주어진 철 원통의 내경과 외경, 깊이를 6회씩 측정하여 그들의 평균값을 구한다.② 측정이 끝나면 반드시 고정나사를 죄어 버니어를 고정시킨다.2) 마이크로미터① 고정 걸쇠(clump level)를 푼 다음 [그림 6]의 AC사이에 아무것도 끼우지 않고E만 가만히 돌린다. AC가 접하면 E가 헛돈다. 이때의 B와 D로 영점을 정한다.② 주어진 두 종류 철 원통의 직경과 종이의 두께를 차례로 6회씩 측정하여 평균을구한다.③ 측정이 끝난 후 고정 걸쇠를 잠근다.5. 실험결과1) 버니어캘리퍼스· 철 원통의 내부 지름, 외부 지름, 깊이횟 수내부 지름(mm)외부 지름(mm)깊 이(mm)119mm27mm15mm219mm27mm15mm319mm27mm15mm평 균(bar{x})19mm27mm15mm※ 계산과정을 상세히 기술하시오.평 균(bar{x})내부 지름 ={19+19+19} over {3} =19mm 외부 지름 ={27+27+27} over {3} =27mm 깊이 ={15+15+15} over {3} =15mm2) 마이크로미터· 영점 확인 후 측정횟 수철사A 지름(mm)철사B 지름(mm)종이 두께(mm)120.1mm10.02mm0.07mm220.11mm10.05mm0.06mm320.11mm10.08mm0.06mm평 균(bar{x})20.11mm10.05mm0.06mm※ 계산과정을 상세히 기술하시오.