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[전자회로실험] 반파 및 전파 정류 결과보고서(A+) 평가A+최고예요

2018-2 Electronic Circuit ExperimentsLab 4. 반파 및 전파 정류 결과보고서2조2016xxxx[실험목적]반파 정류 회로, 전파 정류 회로, 브리지 정류 회로의 출력 파형을 관찰하고 측정한다.[이론]다이오드는 가장 대표적으로 정류기 회로에 사용된다.반파 정류기는 입력 사인파의 반주기만을 선택하여 활용한다. 반파 정류기는 입력 사인파를 단극성 출력으로 변환시키는데 이 출력은 맥동하는 파형을 보인다. 비록 이 파형이 0이 아닌 직류 성분을 가질지라도 맥동하는 성질 때문에 전자 회로의 직류 전원으로는 부적합하다.전파 정류기는 입력 사인아프이 두 반파를 모두 이용한다. 단극성 출력을 제공하기 위해 전파 정류기는 사인파의 마이너스 쪽의 반파들을 반전시킨다. 이를 실현하기 위해 변압기 2차측 권선의 두 절반에 동일한 두 전압v _{S}를 그림과 같이 극성으로 나타나게 하기 위해, 변압기 2차측 권선에 Center tap을 활용한다. 따라서 입력 전압이 플러스일 때,v _{S}로 표시된 두 신호들 역시 플러스이다. 이 경우 D1은 도통될 것이고 D2는 역바이어스 될 것이다. 따라서 D1을 통과한 전류는 R을 거쳐 2차측 중간 탭으로 되돌아온다. 이제 이 회로가 반파 정류기처럼 동작하며, D1이 도통될 때인 플러스 반주기 동안의 출력이 반파 정류기에 의한 출력과 동일하다는 것을 알 수 있다.브리지 정류기는 전파 정류기에 비해 중간 탭 변압기를 필요로 하지 않는다. 그러나 전파 정류기는 다이오드가 2개 필요한 데 비해, 브리지 정류기는 4개의 다이오드가 필요하다. 하지만 다이오드의 값이 싸고, 한 패키지로 된 다이오드 브리지를 살 수 있으므로, 브리지 정류기가 4개의 다이오드를 필요로 한다는 것은 그다지 큰 단점은 아니다. 입력 전압의 플러스 반주기 동안v _{S}가 플러스이므로, 전류는 다이오드 D1, 저항 R, 그리고 다이오드 D2를 통해 전도될 것이다. 그동안 다이오드 D3와 D4는 역바이어스 될 것이다. 전류가 흐르는 경로에 대해 2개의 다이오드가 직렬로 있기 때문에,v _{O}가 두 다이오드의 전압 강하만큼v _{S}보다 작다. 이것이 브리지 정류기의 단점이다.[실험 결과 & 분석]1. 문턱 전압실험에 필요한 4개의 Si 다이오드 중에서 하나를 선택하여 DMM의 다이오드 검사 기능 또는 커브 트레이서를 사용하여 문턱 전압V _{T}를 측정하라.-V _{T} `=`0.7V2. 반파 정류a. 회로 구성, 저항 측정회로 구성저항 측정(R _{(meas)} `=`2.0057k OMEGA)→ 다이오드와 저항을 직렬로 연결하고 사인파를 입력했을 때, 저항 양단에서 반파 정류를 확인하기 위한 실험이다.2.2k OMEGA 저항 대신2k OMEGA 저항을 사용하였다.b. 정현파 입력 측정정현파 입력 측정(f`=`1.0014Hz,`피크-피크`=`7.6V)→ 함수 발생기와 오실로스코프를 직접 연결하여 정현파 입력을 측정했다. 사진과 같이 수직 감도는 2.0V, 수평 감도는200 mus이다.c. 이론적인 출력 전압 계산문턱 전압V _{T} `=`0.7V이므로,e`>`0.7V일 때, 다이오드는 on 되고v _{o} `=`e`-`V _{T} `=`4sin(2000 pit)`-`0.7e``0일 때 다이오드가 on 된다고 가정하였지만 실제로 다이오드는V`>`V _{T} 일 때 on 된다. 따라서 다이오드 전압 강하V _{D} ` APPROX`0.7V를 고려하면 계산값과 측정값이 거의 일치한다.h. 다이오드 반대로 연결회로 구성출력 전압(피크-피크 = 3.42V)→ 앞의 반파 정류회로에서 다이오드 방향만 반대로 바꾸었다. 이론적인 출력 파형을 계산하면 다음과 같다.e``-0.7V일 때, 다이오드는 off 되고v _{o} `=`0i. 직류값 측정직류값 측정-V _{DC} (계산값)`=`1.062V-V _{DC} (측정값)`=`0.9737V-(%`차이)`=`8.31%→ 앞에서와 마찬가지로 계산값보다 측정값이 작게 나왔다. 오차가 발생한 이유는 다이오드가 이상적이라고 가정했기 때문이다. 즉,V _{D} `>`0일 때 다이오드가 on 된다고 가정하였지만 실제로 다이오드는V`>`V _{T} 일 때 on 된다.3. 반파 정류(계속)a. 회로 구성, 저항 측정회로 구성저항 측정b. 이론적인 출력 파형e``-0.7V일 때, 다이오드는 off 되고v _{o} `=`e`=`4sin(2000 pit)PSpice에서 출력 파형을 확인하면 다음과 같다.c. 출력 파형출력 파형→ 예상대로 입력 전압의 (-) 부분이 잘린 것을 확인할 수 있다. 또한, 피크-피크는 앞에서 이론적으로 계산한 것과 같이e`+`0.7V`=`4sin(2000 pit)`+`0.7가 됨을 확인할 수 있다.d. 순서 2(h)에서 얻은 파형과의 차이2(h), 3(c)는 반파 정류 회로라는 점에서 같다. 그러나 출력을 저항과 다이오드 단자에 연결함으로써 피크-피크 전압에서 차이를 보인다. 2(h)는 출력을 저항 단자에 연결하였기 때문에, 다이오드가 순방향으로 동작할 때, 다이오드 전압 강하 0.7V에 의해 피크-피크 값이 줄어든다. 또한, 다이오드가 순방향으로 동작하지 않을 때 다이오드는 off 되므로 출력 전압은 0이다. 3(c)는 출력을 다이오드 단자에 연결하였기 때문에 다이오드가 역방향으로 동작할 때v _{o} `=`e`=`4sin(2000 pit)이고 순방향으로 동작할 때v _{o} `=`-0.7V가 된다. 따라서 3(c)의 경우 피크-피크 값이 0.7V 증가한다.e. 직류값 계산-V _{DC} (계산값)`=` {총`면적} over {2 pi} ` CONG` {2V _{m} `-`(V _{T} ) pi} over {2 pi} `=`0.318V _{m} `-`V _{T} /2`=`0.928Vf. 직류값 측정직류값 측정-V _{DC} (측정값)`=`0.9948V-(%`차이)`=`7.2%4. 반파 정류(계속)a. 회로 구성, 저항 측정회로 구성저항 측정(R _{1} `=`1.9871k OMEGA)저항 측정(R _{2} `=`2.0057k OMEGA)b. 이론적인 출력 파형e`>`0.7V일 때, 다이오드는 on 되고v _{o} `=`0.7Ve``0.7V일 때v _{o} `=`0.7V,e``1.4V일 때,D _{1} ,`D _{4}는 on 되고D _{2} ,`D _{3}는 off 되므로v _{o} `=`V _{변압기`2차측} `-`1.4VV _{변압기`2차측} `

공학/기술| 2020.12.13| 15페이지| 1,500원| 조회(1,351)

정류기, 결과보고서, 전자회로실험, 경희대학교, 전회실, 반파 및 전파 정류

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[전자회로실험] 클리퍼 회로 예비보고서(A+)

2018-2 Electronic Circuit ExperimentsLab5. 클리퍼 회로 예비보고서2조2016xxxx[실험목적]직렬 및 병렬 클리퍼 회로의 출력 전압을 계산하고, 측정한다.[이론]클리퍼의 주된 기능은 인가되는 교류 신호의 한 부분을 잘라서 버리는 것이다. 이러한 과정은 보통 저항과 다이오드 조합에 의해서 이루어진다. 건전지를 사용하면 인가전압에 부가적인 상하 이동을 제공할 수 있다. 구형파 입력에 대한 클리퍼 해석은 입력 전압에 두 가지 레벨만 있기 때문에 가장 쉽다. 정현파와 삼각파 입력에 대해서는 다양한 순간적인 값들을 직류값으로 취급하여 출력 레벨을 결정할 수 있다. 일단 클리퍼의 기본적인 동작을 이해한다면, 소자가 어느 위치에 배치되더라도 그 영향을 예측할 수 있고, 완전한 해석도 가능하다.클리퍼 회로의 전형적인 전달 특성은 아래와 같다. 임의의 범위의 입력에 비례하는 출력v _{O} `=`kv _{I}를 제공하는 선형 회로처럼 동작한다.또한, 아래와 같이 클리퍼 회로의 lower limiting threshold나 upper limiting threshold는 다이오드 열을 사용하거나 직류 전원을 다이오드에 직렬로 연결해서 조절할 수 있다.클리퍼는 회로에서 파형 변경, 과도현상 보호, 검파 용도 등 다양한 신호 처리 시스템에 응용된다. 가장 간단한 응용은 연산 증폭기의 구 입력 단자 사이의 전압을 연산 증폭기 회로의 입력단을 구성하는 트랜지스터들의 항복 전압보다 낮은 값으로 제한하는 데 있다.[실험 장비]① 오실로스코프② Digital Multimeter③ 저항④ 다이오드⑤ 1.5V 건전지⑥ 함수발생기[PSpice 시뮬레이션]※구형파를 넣기 위해서 설정한 소자의 값을 나타낸 그림[실험을 위해 넣은 소자 값][실험을 위해서 넣은 소자 값에 대한 Simulation 결과][그림 5-1]의 클리퍼 회로를 구성하라. 저항 값과 건전지의 전압을 측정하고 기록하라. 구형파 입력이1kHz, 8V _{p-p}가 되도록 설정하라.[그림 5-1][그림 5-1의V _{o}에 해당하는 Simulation][그림 5-1]에서 건전지 방향을 반대로 하고,R,`E,`V _{T}의 측정값을 측정하여V _{i} `=`+4V인 시간 간격에서출력 전압V _{o}의 레벨을 계산하라.[그림 5-1에서 건전지의 위치를 바꾼 회로][그림 5-1에서 건전지의 위치를 바꾼 회로의V _{o}에 대한 Simulation][그림 5-6]의 회로를 구성하라. 저항값을 측정하고 기록하라. 이제 구형파 입력이 1kHz, 4V _{p-p}가 되도록 설정하라.[그림 5-6][그림 5-6에서V _{o}에 해당하는 Simulation][그림 5-6]의 회로를 재구성하라. 이제 입력은 정현파 신호이며, 주파수는 동일하게 1kHz, 크기는 5V _{p-p}가 되도록 설정하라.[그림 5-6의 회로의 입력을 정현파로 바꾼 회로][그림 5-6 회로의 입력을 정현파로 바꾼 회로의 Simulation][그림 5-1]의 회로를 재구성하라. 이제 입력은 정현파 신호이며, 주파수는 동일하게 1kHz, 크기는8V _{p-p}가 되도록 설정하라.[그림 5-1 회로의 입력을 정현파로 바꾼 회로][그림 5-1 회로의 입력을 정현파로 바꾼 회로의V _{o}에 대한 Simulation][그림 5-11]의 회로를 구성하라. 저항값과 건전지의 전압을 측정하고 기록하라. 인가 신호는 구형파이며, 주파수는 1kHz, 크기는 8V _{p-p}가 되도록 설정하라.[그림 5-11][그림 5-11에 대한V _{o}의 Simulation][그림 5-11]에서 건전지의 방향을 반대로 하고,��R,`E,`V _{T}의 측정값을 이용하여V _{i} `=`+4V인 시간 간격에서 출력 전압의 레벨V _{o}를 계산하라.[그림 5-11 회로에서 건전지의 방향을 바꾼 회로][그림 5-11 회로에서 건전지의 방향을 바꾼 회로에 대한V _{o}의 Simulation][그림 5-11]의 회로를 재구성하라. 이제 입력은 정현파 신호이며, 주파수는 동일하게 1kHz, 크기는8V _{p-p}가 되도록 설정하라.[그림 5-11 회로에서 입력전원을 정현파로 바꾼 회로][그림 5-11 회로에서 입력 전원을 정현파로 바꾼 회로의V _{o}에 대한 Simulation]

공학/기술| 2020.12.13| 14페이지| 1,000원| 조회(404)

전자회로실험, 경희대학교, 예비보고서, 클리퍼 회로, 전회실

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[전자회로실험] BJT 이미터 컬렉터 귀환 바이어스 예비보고서(A+)

2018-2 Electronic Circuit ExperimentsLab 10. BJT의 이미터 및컬렉터 귀환 바이어스예비보고서2조2016xxxx[실험목적]이미터 바이어스와 컬렉터 귀환 바이어스 BJT 구조의 동작점을 설명한다.[이론]이 실험은 이미터 바이어스와 컬렉터 귀환 바이어스 회로의 두 가지 구조를 추가적으로 살펴본다.이미터 바이어스 회로그림 10-1의 이미터 바이어스 구조는 단일이나 이중 전원공급장치를 사용하여 구성할 수 있다. 이미터 저항에 트랜지스터의beta를 곱한 값이 베이스 저항보다도 매우 크다면(betaR _{E} ``>>R _{E}) 이미터 전류는 본질적으로 트랜지스터의beta와 무관하게 된다. 또한, VCC, T(온도),beta 변화에 대해 직류 바이어스 전압이 거의 변화가 없어 고정 바이어스 회로보다 안정적이다. 그러므로 적절히 설계된 이미터 바이어스 회로에서 트랜지스터를 교환한다면,I _{C}와V _{CE}의 변화는 미약하다.컬렉터 귀환 회로그림 10-2의 컬렉터 귀환 바이어스 회로를 실험 9의 고정 바이어스와 비교한다면, 전자에서 베이스 저항은 고정 전압V _{CC}에 연결된 것이 아니라 트랜지스터의 컬렉터 단자와 연결되어 있다. 그러므로 컬렉터 귀환 구조에서 베이스 저항에 걸리는 전압은 컬렉터 전압과 컬렉터 전류의 함수이다. 특히 이 회로는 출력 변수가 증가 또는 감소하면, 입력 변수가 각각 감소 또는 증가를 초래하는 부귀환의 원리를 설명한다. 예를들면,I _{C}가 증가하면V _{C}를 감소시켜서, 증가한I _{C}가 상쇄되도록 다시I _{B}를 감소시킨다. 결과적으로 이 회로의 구조가 변수 변화에 덜 민감한 것이다.[실험 장비]? DMM? 저항(2.2k OMEGA,3k OMEGA,390k OMEGA,1M OMEGA)? 트랜지스터(2N3904, 2N4401)? 직류 전원[PSpice 시뮬레이션]1. 이미터 바이어스 구조 :beta 결정a. 회로 구성b. 전압V _{B} `,`V _{R _{C}} 계산V _{B} (계산값)`=`5.79VV _{R _{C}} (계산값)`=`5.07Vc. 전류I _{B} `,`I _{C} ` 계산I _{B} (계산값)`=` {V _{CC} `-`V _{B}} over {R _{B}} `=` {20`-`5.79} over {1M} `=`14.21 muAI _{C} `=` {V _{R _{C}}} over {R _{C}} `=`2.306mAd.beta 계산beta(계산값)`=`162.282. 이미터 바이어스 구조 : 동작점 결정d. 2N3904 트랜지스터를 2N4401로 교체V _{B} (계산값)`=`6.091VV _{R _{C}} (계산값)`=`5.41Vbeta(계산값)`=`176.7073. 컬렉터 귀환 구조(R _{E} `=`0 OMEGA)a. 2N3904b. 2N44014. 컬렉터 귀환 구조(R _{E} 존재)a. 2N3904b. 2N4401beta`=` {I _{C}} over {I _{B}} `=`162.28P _{R _{B}} `=`I ^{2} R`=`0.202mWP _{R _{C}} `=`I ^{2} R`=`11.699mWP _{R _{E}} `=`I ^{2} R`=`11.851mWP _{V _{DC}} `=`46.42mWP _{TR} `=`P _{V _{DC}} `-`P _{R} `=`22.668mWbeta`=` {I _{C}} over {I _{B}} `=`176.691P _{R _{B}} `=`I ^{2} R`=`0.193mWP _{R _{C}} `=`I ^{2} R`=`13.27mWP _{R _{E}} `=`I ^{2} R`=`13.422mWP _{V _{DC}} `=`49.4mWP _{TR} `=`P _{V _{DC}} `-`P _{R} `=`22.515mW8. 트랜지스터의beta에 대한 % 변화TRIANGLE beta(%)`=` {beta _{2N3904} `-` beta _{2N2222}} over {beta _{2N3904}} TIMES100`=`8.14%9. 베이스, 컬렉터, 이미터 전류의 % 변화TRIANGLEI _{C} (%)`=` {I _{C(2N3904)} `-`I _{C(2N2222)}} over {I _{C(2N3904)}} TIMES100`=`6.505%TRIANGLEI _{E} (%)`=` {I _{E(2N3904)} `-`I _{E(2N2222)}} over {I _{E(2N3904)}} TIMES100`=`6.42%TRIANGLEI _{B} (%)`=` {I _{B(2N3904)} `-`I _{B(2N2222)}} over {I _{B(2N3904)}} TIMES100`=`2.182%10.V _{CE}의 % 변화TRIANGLEV _{CE} (%)`=` {V _{CE(2N3904)} `-`V _{CE(2N2222)}} over {V _{CE(2N3904)}} TIMES100`=`6.707%11. 성능지수 계산S( beta)`=` {% TRIANGLEI _{C}} over {% TRIANGLEI _{B}} `=`2.98112. 전원 VCC가 공급한 직류 전원의 변화TRIANGLEP _{V _{DC}} (%)=`6.466%13. 저항이 소비한 직류 전력의 변화-TRIANGLEP _{R} (%)`=`3.72%14. 두 트랜지스터가 소비한 직류 전력의 차이TRIANGLEP _{TR} (%)`=`0.675%P _{R _{B}} `=`I ^{2} R`=`0.0979mWP _{R _{C}} `=`I ^{2} R`=`19.142mWP _{R _{E}} `=`I ^{2} R`=`13.037mWP _{V _{DC}} `=`50.52mWP _{TR} `=`P _{V _{DC}} `-`P _{R} `=`18.2431mWP _{R _{B}} `=`I ^{2} R`=`0.0875mWP _{R _{C}} `=`I ^{2} R`=`20.187mWP _{R _{E}} `=`I ^{2} R`=`14.803mWP _{V _{DC}} `=`51.88mWP _{TR} `=`P _{V _{DC}} `-`P _{R} `=`16.8025mW8. 트랜지스터의beta에 대한 % 변화-TRIANGLE beta(%)`=` {beta _{2N3904} `-` beta _{2N2222}} over {beta _{2N3904}} TIMES100`=`8.588%9. 베이스, 컬렉터, 이미터 전류의 % 변화TRIANGLEI _{C} (%)`=` {I _{C(2N3904)} `-`I _{C(2N2222)}} over {I _{C(2N3904)}} TIMES100`=`2.692%TRIANGLEI _{E} (%)`=` {I _{E(2N3904)} `-`I _{E(2N2222)}} over {I _{E(2N3904)}} TIMES100`=`2.692%TRIANGLEI _{B} (%)`=` {I _{B(2N3904)} `-`I _{B(2N2222)}} over {I _{B(2N3904)}} TIMES100`=`5.429%10.V _{CE}의 % 변화

공학/기술| 2020.12.13| 9페이지| 1,000원| 조회(581)

BJT, 전자회로실험, 경희대학교, 예비보고서, 귀환, 전회실, 이미터 컬렉터

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[전자회로실험] 공통 이미터 트랜지스터 증폭기 결과보고서(A+)

2018-2 Electronic Circuit ExperimentsLab 17. 공통 이미터 트랜지스터 증폭기 결과보고서2조2016xxxx[실험목적]1. 공통 이미터 증폭기의 교류와 직류 전압을 측정한다.2. 부하 동작과 무부하 동작 조건에서 전압 이득(A _{v}), 입력 임피던스(Z _{i}), 출력 임피던스(Z _{o})의 측정값을 구한다.[이론]공통 이미터(common-emitter, CE) 트랜지스터 증폭기 회로는 널리 이용된다. 이 회로는 일반적으로 10에서 수백에 이르는 큰 전압 이득을 얻을 수 있고, 적절한 입력과 출력 임피던스를 제공한다. 교류 신호 전압 이득은 다음과 같이 정의된다.A _{v} `=`v _{o} /v _{i}여기서v _{o}와v _{i}는 둘 다 실효값, 피크값, 피크-피크값이 될 수 있다. 입력 임피던스는 입력 신호 측에서 본 증폭기의 임피던스이다. 출력 임피던스Z _{o}는 부하에서 출력단 쪽으로 들여다 본 증폭기의 임피던스이다.그림 17-1의 전압 분배기 직류 바이어스 회로에서 모든 직류 바이어스 전압은 트랜지스터의beta값을 정확히 몰라도 근사적으로 결정할 수 있다. 트랜지스터의 교류 동적 저항(AC dynamic resistance)r _{e}는 다음 식을 이용해 계산한다.r _{e} `=` {26(mV)} over {I _{E _{Q}} (mA)}교류 전압 이득: 무부하 조건에서 CE 증폭기의 교류 전압 이득은 다음 식으로부터 계산된다.A _{v} `=` {-R _{C}} over {(R _{E} `+`r _{e} )} (17.1)R _{E}가 커패시터에 의해 바이패스되면 위 식에R _{E} `=`0을 대입해 아래의 식을 얻는다.A _{v} `=` {-R _{C}} over {r _{e}} (17.2)교류 입력 임피던스: 교류 입력 임피던스는 다음 식으로부터 계산된다.Z _{i} `=`R _{1} //R _{2} // beta(R _{E`} `+`r _{e} ) (17.3)R _{E}가 커패시터에 의해 바이패스되면 } `=`32.649k OMEGAR _{2} `=`9.796k OMEGAR _{C} `=`3.0482k OMEGAR _{E} `=`0.989k OMEGA회로 구성R _{1} `=`32.649k OMEGAR _{2} `=`9.796k OMEGAR _{C} `=`3.0482k OMEGAR _{E} `=`0.989k OMEGAb. 그림 17-1 회로의 직류 바이어스 값을 계산하라. 그 결과를 아래에 기록하라.-V _{B} (계산값)`=`2.243V-V _{E} (계산값)`=`1.567V-V _{C} (계산값)`=`5.331VI _{E} (계산값)`=`1.567mA식 (17.1)과I _{E}의 계산값을 이용해r _{e}를 계산하라.r _{e} (계산값)`=` {26mV} over {I _{E}} `=`16.592 OMEGAc. 그림 17-1의 회로를 구성하고V _{CC} `=`10V로 설정하라. 다음 전압을 측정하여 직류 바이어스를 확인하라.V _{B} (측정값)`=`2.271VV _{E} (측정값)``=`1.613VV _{C} (측정값)`=`5.126VV _{B} (측정값)`=`2.271VV _{E} (측정값)``=`1.613VV _{C} (측정값)`=`5.126V이 측정값이 순서 1(b)에서 계산한 값들과 비교해 근사한지 확인하라. 이미터 직류 전류를 다음 식을 이용해 계산하라.I _{E} `=`V _{E} /R _{E}I _{E} `=` {V _{E}} over {R _{E}} `=`1.631mAI _{E}의 측정값을 이용해 교류 동적 저항r _{e}를 계산하라.r _{e} `=` {26(mV)} over {I _{E} (mA)}r _{e} 값을 순서 1(b)의 계산값과 비교하라.-r _{e} `=` {26(mV)} over {I _{E} (mA)} `=`15.941 OMEGA→ 측정값이 계산값과 거의 일치한다.2. 공통 이미터 교류 전압 이득a. 식 (17.2)를 이용해 이미터가 완전히 바이패스되는 증폭기의 전압 이득을 계산하라.-A _{v} (계산값)`=`-_{o} (측정값,`v _{i} `=`10sin omegat`mV)``=`1.51V→`v _{i} `=`28.3sin omegat`mV일 때 출력 파형에 왜곡이 발생하여v _{i} `=`20sin omegat`mV,v _{i} `=`10sin omegat`mV일 때에도 각각 출력 파형을 측정하였다.회로 구성v _{i} `=`28.3sin omegat`mV`V _{O} `=`3.395V→ 위와 같이 출력 파형의 아래 부분이 잘리는 것을 확인할 수 있다. 그 이유는 ac 입력 신호에 의해 BJT가 active region에서 saturation region으로 들어가기 때문이다. VTC 그래프에서 이러한 현상을 확인할 수 있다.v _{i} `=`20sin omegat`mV`V _{O} `=`2.935V→ 출력 파형에 왜곡이 발생하지 않는다. 실험 결과 대략v _{i} `=`20sin omegat`mV`일 때 BJT가 edge of saturation에서 동작하는 것을 확인할 수 있었다.v _{i} `=`10sin omegat`mV`V _{O} `=`1.51V→ 마찬가지로 출력 파형에 왜곡이 발생하지 않는다.측정값을 이용해 회로의 무부하 전압이득을 계산하라.A _{v} `=` {V _{o}} over {V _{sig}}A _{v`} (v _{i} `=`28.3sin omegat`mV)`=`119.964V/VA _{v`} (v _{i} `=`20sin omegat`mV)`=`146.75V/VA _{v`} (v _{i} `=`10sin omegat`mV)`=`151V/VA _{v}의 측정값을 순서 2(a)의 계산값과 비교하라.→ 입력 신호의 크기를 줄일수록 전압 이득이 증가하는 결과를 얻었다. 그 이유는v _{i} `=`28.3sin omegat`mV`일 때 출력 파형의 아래 부분이 잘렸기 때문이다. 그래서v _{i} `=`20sin omegat`mV`일 때 전압 이득이v _{i} `=`28.3sin omegat`mV`일 때보다 약 30V/V 증가한다.v _{i} `=} `+` {1} over {(200)(16.592)}} `=`2.317k OMEGAb.Z _{i}를 측정하기 위해 그림 17-2와 같이 입력 측정 저항R _{x} `=`1k OMEGA을 연결하라. 실효값이V _{sig} `=`20mV인 입력 신호를 인가하라. 출력 파형을 오실로스코프에서 관찰하고 파형에 왜곡이 없도록 하라.(필요한 경우 입력 신호의 크기를 조절하라.)V _{i}를 측정하라.V _{i} (측정값)`=`11/1.414`=`7.778mVv _{sig} `=`20sin omegat`mV`V _{i} (측정값)`=`11/1.414`=`7.778mV출력 파형다음 식을 정리하면V _{i} `=` {V _{sig}} over {LEFT ( Z _{i} `+`R _{x} RIGHT )} Z _{i}Z _{i}에 대한 다음 식을 얻는다.Z _{i} `=` {V _{i}} over {LEFT ( V _{sig} `-`V _{i} RIGHT )} R _{x}-Z _{i} `=` {V _{i}} over {LEFT ( V _{sig} `-`V _{i} RIGHT )} R _{x} `=` {7.778} over {14.142`-`7.778} (1.0024k)`=`1.252k OMEGAZ _{i}의 측정값을 순서 3(a)의 계산값과 비교하라.→Z _{i} `=`1.252k OMEGA으로 측정값이 계산값보다 좀 더 큰 결과를 얻었다.4. 출력 임피던스Z _{o}a. 식 (17.4)를 이용해Z _{o}를 계산하라.Z _{o} (계산값)`=`R _{C} `=`3k OMEGAb. 입력 측정 저항R _{x}를 제거하라. 실효값이V _{sig} `=`20mV인 입력 신호에 대해 출력 전압V _{o}를 측정하라. 출력 파형에 왜곡이 없는 것을 확인하라.V _{o} (측정값,`무부하`조건)`=`2.59/1.414`=`1.831V회로 구성v _{i} `=`10sin omegat`mV`v _{o} `=`2.59sin( omegat`+` phi)V→v _{i} `=`28.3sin omeg계산하라.Z _{O} `=` {V _{O} `-`V _{L}} over {V _{L}} R _{L}-Z _{O} `=` {V _{O} `-`V _{L}} over {V _{L}} R _{L} `=` {1.831`-`0.919} over {0.919} 3k=`2.977k OMEGAZ _{O}의 측정값을 순서 4(a)의 계산값과 비교하라.→Z _{O} `=`2.977k OMEGA으로 측정값과 계산값이 거의 일치한다.5. 오실로스코프 측정그림 17-1의 증폭기를 연결하라. 주파수f`=`1kHz이고 피크-피크값은V _{sig} `=`20mV인 교류 입력 신호에 대해 그림 17-3에V _{sig}와V _{o}의 파형을 그려라.입력 신호입력 파형, 출력 파형6. 분석 및 결론이번 실험은 BJT를 이용한 CE 증폭기에 관한 것이었다. 직류 바이어스를 통해 동작점 Q를 결정하면 전압 이득A _{v}, 입력 저항R _{i`n}, 출력 저항R _{out}를 구할 수 있다.첫 번째로 직류 바이어스 조건에서 전압을 측정하고I _{E}를 계산하여 교류 동적 저항r _{e}를 계산할 수 있었다. 실험 결과r _{e} `=` {26(mV)} over {I _{E} (mA)} `=`15.941 OMEGA로 측정값과 계산값이 거의 일치했고, 직류 바이어스 조건에서는 별다른 오차가 없는 것을 확인했다.두 번째로 교류 신호를 인가하여 출력 파형을 측정했다. 교류 신호의 실효값이 20mV일 때, 즉v _{i} `=`28.3sin omegat`mV`인 경우에는 출력 파형의 아래 부분이 잘리는 것을 볼 수 있었다. 소신호 조건을 만족하지 않는 큰 교류 신호가 인가되었기 때문에 BJT가 active 영역을 벗어나 saturation 영역에서 동작했기 때문이다. 따라서 출력 파형에 왜곡이 발생하지 않도록 입력 신호를 줄였고,v _{i} `=`20sin omegat`mV`일 때 BJT가 edge of saturation에서 동작하는 것을 확인했다. 또한,v _{i} `=`10sin omegat`mV`일 1V/V

공학/기술| 2020.12.13| 13페이지| 1,500원| 조회(980)

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2018-2 Electronic Circuit ExperimentsLab 17. 공통 이미터트랜지스터 증폭기 예비보고서2조2016xxxx[실험목적]1. 공통 이미터 증폭기의 교류와 직류 전압을 측정한다.2. 부하 동작과 무부하 동작 조건에서 전압 이득(A _{v}), 입력 임피던스(Z _{i}), 출력 임피던스(Z _{o})의 측정값을 구한다.[이론]공통 이미터(common-emitter, CE) 트랜지스터 증폭기 회로는 널리 이용된다. 이 회로는 일반적으로 10에서 수백에 이르는 큰 전압 이득을 얻을 수 있고, 적절한 입력과 출력 임피던스를 제공한다. 교류 신호 전압 이득은 다음과 같이 정의된다.A _{v} `=`v _{o} /v _{i}여기서v _{o}와v _{i}는 둘 다 실효값, 피크값, 피크-피크값이 될 수 있다. 입력 임피던스는 입력 신호 측에서 본 증폭기의 임피던스이다. 출력 임피던스Z _{o}는 부하에서 출력단 쪽으로 들여다 본 증폭기의 임피던스이다.그림 17-1의 전압 분배기 직류 바이어스 회로에서 모든 직류 바이어스 전압은 트랜지스터의beta값을 정확히 몰라도 근사적으로 결정할 수 있다. 트랜지스터의 교류 동적 저항(AC dynamic resistance)r _{e}는 다음 식을 이용해 계산한다.r _{e} `=` {26(mV)} over {I _{E _{Q}} (mA)}교류 전압 이득: 무부하 조건에서 CE 증폭기의 교류 전압 이득은 다음 식으로부터 계산된다.A _{v} `=` {-R _{C}} over {(R _{E} `+`r _{e} )} (17.1)R _{E}가 커패시터에 의해 바이패스되면 위 식에R _{E} `=`0을 대입해 아래의 식을 얻는다.A _{v} `=` {-R _{C}} over {r _{e}} (17.2)교류 입력 임피던스: 교류 입력 임피던스는 다음 식으로부터 계산된다.Z _{i} `=`R _{1} //R _{2} // beta(R _{E`} `+`r _{e} ) (17.3)R _{E}가 커패시터에 의해 바이패스되면 위 식에R _{E} `=`0을 대입해 아래의 식을 얻는다.Z _{i} `=`R _{1} //R _{2} // betar _{e} (17.4)교류 출력 임피던스: 교류 출력 임피던스는 다음 식과 같다.Z _{o} `=`R _{C} ` (17.5)[실험 장비]? 오실로스코프, DMM? 저항(1k OMEGA,3k OMEGA,10k OMEGA,33k OMEGA), 커패시터(15 muF,`100 muF)? 트랜지스터(2N3904, 2N2219)? 함수 발생기, 직류 전원[PSpice 시뮬레이션]1. 공통 이미터 직류 바이어스a. 그림 17-1 회로의 저항값들을 측정하고 기록하라.b. 그림 17-1 회로의 직류 바이어스 값을 계산하라. 그 결과를 아래에 기록하라.-V _{B} (계산값)`=`2.243V-V _{E} (계산값)`=`1.567V-V _{C} (계산값)`=`5.331VI _{E} (계산값)`=`1.567mAr _{e} (계산값)`=` {26mV} over {I _{E}} `=`16.592 OMEGA2. 공통 이미터 교류 전압 이득a. 식 (17.2)를 이용해 이미터가 완전히 바이패스되는 증폭기의 전압 이득을 계산하라.-A _{v} (계산값)`=`- {R _{C}} over {r _{e}} `=` {3k} over {16.592} `=`180.81V/V3. 교류 입력 임피던스Z _{i}a. 식 (17.3)을 이용하여Z _{i}를 계산하라.beta값으로는 트랜지스터 커브 트레이서나beta 테스터를 이용한 측정값이나 규격표에 명시되어 있는 값(예를 들어,beta`=`150)을 사용하라.Z _{i} (계산값)`=`R _{1} //R _{2} // betar _{e} `=` {1} over {{1} over {33k} `+` {1} over {10k} `+` {1} over {(200)(16.592)}} `=`2.317k OMEGA4. 출력 임피던스Z _{o}a. 식 (17.4)를 이용해Z _{o}를 계산하라.Z _{o} (계산값)`=`R _{C} `=`3k OMEGA5. 오실로스코프 측정그림 17-1의 증폭기를 연결하라. 주파수f`=`1kHz이고 피크-피크값은v _{sig} `=`20mV인 교류 입력 신호에 대해 그림 17-3에v _{sig}와v _{o}의 파형을 그려라.5. 컴퓨터 실습1) PSpice 모의실험 17-1아래 그림의 공통 이미터 회로는 그림 17-1의 회로와 같다. ‘out’으로 표시된 절점(node)이 유동(floating)하는 것을 막기 위해 저항R _{3}를 추가하였다. 그와 같은 유동 조건은 PSpice에서 허용되지 않는다. 이 저항을 추가하는 것은 이 회로의 기본적인 응답에 변화를 주지 않을 것이다. 다음 페이지에 나열된 순서대로 해석을 수행하라.a. 바이어스 점 해석을 수행하고 이 회로의 모든 직류 전류와 전압을 구하라.b. 구한 데이터에서 저항r _{e}를 계산하라.r _{e} `=` {26mV} over {I _{E}} `=`16.592 OMEGAc. 2ms 동안 시간 영역(과도 상태) 해석을 수행하고 프로브 플롯(Probe plot)에 전압 V(Signal)과 V(out)의 그래프를 그린다.d. 프로브 커서를 이용해 이 전압들의 피크-피크 값을 측정하라.V _{pp} (v _{sig} )`=`20mVV _{pp} (v _{out} )`=`3.468Ve. 두 전압 간의 위상차는 몇 도인가?ANGLEv _{i} `-` ANGLEv _{o} `=`180 DEGf. 이 위상차가 존재하는 이유에 대해 설명하라.소신호v _{i}가 입력되었을 때,i _{ce} `=`g _{m} v _{i}이고 VCC는 ac에서 단락되므로 출력은v _{o} `=`-g _{m} v _{i} R _{C}가 된다. 따라서 입력과 출력의 위상차는 180도이다.g. 이 증폭기의 이론상 입력 임피던스를 계산하라.Z _{i} (계산값)`=`R _{1} //R _{2} // betar _{e} `=` {1} over {{1} over {33k} `+` {1} over {10k} `+` {1} over {(200)(16.592)}} `=`2.317k OMEGAh. 20ms 동안 시간 영역(과도상태) 해석을 수행하라.i. 입력 전압과 전류의 비인 RMS(V(VSignal/RMS(I(C1))의 그래프를 그려라. 이 비율은 증폭기의 입력 임피던스와 같다.j. 이 값을 이론값과 비교하라. 이 값이 일치하는가?시뮬레이션 결과 대략Z _{i} ``=`2.1k OMEGA으로 이론값Z _{i} `=`2.317k OMEGA과 어느 정도 일치한다.

공학/기술| 2020.12.13| 9페이지| 1,000원| 조회(329)

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