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17장.RLC 공진회로 결과레포트

실험 17. RLC 공진 회로제출일 : 2014년 10월 일분 반학 번조성 명▣ 실험결과[실험 1]표 17.1측정값이론값f0[kHz]VC[V]VL[V]XL[Ω]XC[Ω]Qf0[kHz]Q50.4870.491400.49397.230.3975.030.316다음 실험 결과를 이용하여 공진 곡선을 그리시오.f[Hz]V_R[OMEGA]1000.1245000.5591k0.9532k1.3673k1.5264k1.5835k1.5976k1.5887k1.5678k1.5389k1.50410k1.46612k1.38214k1.29616k1.21118k1.12820k1.050[실험 2]표 17.2측정값이론값f0[kHz]IC[mA]IL[mA]VLC[V]XL[Ω]XC[Ω]Qf0[kHz]Q53.3713.3111.142341.51338.770.3395.030.316다음 실험 결과를 이용하여 공진 곡선을 그리시오.f[Hz]I_R[mA]1001.4825001.4811k1.4752k1.4443k1.3644k1.1015k0.5626k1.0437k1.2608k1.3189k1.32810k1.31912k1.27914k1.22216k1.61618k1.09920k1.034※ 뒷면에 검토 및 보고 사항을 작성할 것.◎ 각 실험의 공진 곡선▣ 검토 및 보고 사항1) 측정치와 이론치의 차이에 관하여 논하시오.f _{0}의 측정값 : 5 kHzf _{0}이론값 : 5.03 kHz(f _{0} = {1} over {2 pi sqrt {LC}} = {1} over {2 pi sqrt {10 TIMES 10 ^{-3} TIMES 0.1 TIMES 10 ^{-6}}} =0.503)f _{0}의 오차 :{5.03-5} over {5} TIMES 100=0.6%으로 오차가 꽤 크게 나왔는데 그 원인에 대해 생각해 보았다.? 이론적으로는 R=1kΩ, L=10mH, C=0.1mu F를 사용하였다고 가정했는데 실제 실험에서는 저 크기의 R, L, C를 사용하였다고 해도 정확하게 저 크기로 실험이 이루어지지 않아 오차가 발생했을 수 있다.? 측정 시에 f의 범위를 너무 크게 잡아 측정하여서 정확한f _{0}값을 찾지 않았을 수 있다. (가장 가능성이 큼)Q의 측정값 : 직렬) 0.397 병렬) 0.339Q의 이론값 : 0.316(Q= {1} over {R} sqrt {{L} over {C}} = {1} over {1000} sqrt {{10 TIMES 10 ^{-3}} over {0.1 TIMES 10 ^{-6}}} =0.316)Q의 오차 : 직렬){0.397-0.316} over {0.316} TIMES 100=25.63% 병렬){0.339-0.316} over {0.316} TIMES 100=7.278% 으로 오차가 꽤 크게 나왔는데 그 원인에 대해 생각해 보았다.? 이론적으로는 R=1kΩ, L=10mH, C=0.1mu F를 사용하였다고 가정했는데 실제 실험에서는 저 크기의 R, L, C를 사용하였다고 해도 정확하게 저 크기로 실험이 이루어지지 않아 오차가 발생했을 수 있다.? 측정 시에 f의 범위를 너무 크게 잡아 측정하여서 정확한f _{0}를 찾지 않았고 따라서 그에 따른 나머지 측정값들을 잘못 구했을 수 있다. (가장 가능성이 큼)2) 선택도 Q의 의미에 대하여 논하시오.◎ 직렬 공진시 선택도 Q이 의미? 리액턴스의 저항에 대한 비? 주파수 특성 곡선의 첨예도? L, C에 걸리는 전압은 입력 전압의 Q배 만큼 증폭된다.단, RLC 직렬 공진 회로의 임피던스는 아래와 같다.◎ 병렬 공진시 선택도 Q이 의미? 병렬 공진 시 서셉턴스의 저항에 대한 비? RLC 병렬 공진회로의 주파수 특성 곡선의 첨예도? 병렬 공진 시 L, C에 걸리는 전류은 입력 전류의 Q배 만큼 증폭된다.단, RLC 병렬 공진 회로의 어드미턴스는 아래와 같다.3) 직렬 공진에 관하여 논하시오▶ 직렬 공진직렬공진회로는 가장 간단하고 기본적인 공진회로로서 인던턴스 L을 갖는 코일과 정전용량 C를 갖는 커패시터의 직렬회로를 대체적으로 말한다. 여기서 코일은 인덕턴스 L 이외에 약간이긴 하지만 저항성분 R을 가지고 있기 때문에 L-C회로가 아닌 R-L-C직렬회로(그림 1)로서 취급이 된다. 또 커패시터도 실제로 저항성분을 갖긴 하지만 코일에 비해 등가적인 직렬저항성분이 매우 작기 때문에 거의 무시가 된다.직렬공진 회로에 일정크기의 교류전압을 인가한 후 주파수를 변화시키며 전류의 변화를 살펴보면dot{V} =dot{V} _{ R}+dot{V} _{ L}+dot{V} _{ C}=[R+j(wL- { 1} over { wC})]dot{I}=(R+jX)dot{I} 로부터 회로전류의 크기 및 위상각은I= {V} over {sqrt {R ^{2} +(wL- {1} over {wC} ) ^{2}}} ,````` theta =tan ^{-1} {wL- {1} over {wC}} over {R}로 된다. 그러므로 주파수가 변하여wL= {1} over {wC}인 상태가 되면 전류와 위상각은I=I _{r} = {V} over {R} ,````` theta =tan ^{-1} {0} over {R} =0가 되어dot{V}와dot{I}는 동상이 되면서 전류가 최대가 된다.결국 일반적인 의미의 직렬공진이란 회로의 리액턴스 성분이 0이 되어 전압dot{V}와 전류dot{I} 가 동상이 되어 그 결과 회로 임피던스가 최소로 된다. 따라서 회로전류가 최대가 된다.일반적으로 2단자 회로의 단자전압과 전류가 어떤 특정주파수에서 동상이 될 때 이회로는 그 주파수에서 공진상태에 있다고 하며, 이때 주파수를 공진 주파수라 한다. 또한 공진주파수에서는 X=0, Z=R이므로 임피던스는 최소가 된다.직렬회로의 공급전압이 일정할 때 회로전류는 어드미턴스에 비례하므로 그림의 곡선은 그대로 R-L-C직렬공진회로의 전류응답곡선이 된다. 또한 회로저항이 작으면 공진전류가 매우 크게 되어 L 또는 C양단의 전압이 수십 배 이상 크게 나타난다.4) 병렬 공진에 관하여 논하시오▶ 병렬공진그림 2와 같은 병렬공진회로의 의 경우 전압 교류전압 V가 인가될 때 흐르는 전전류를 I, 코일에 흐르는 전류를I _{L} 커패시터에 흐르는 전류를I _c라 하면I _L = V over {R+jwL}````````I _c = jwCV이므로 전전류는I=I _{L} +I _{c} =( {1} over {R+jwL} +jwC)V = [ R over {R^2 + {w^2}L^2} + j(wC - wL over {R^2 +{w^2}L^2})]V = (G+jB)V 와 같이 표시된다.여기서 페이저도를 확인해 보면 어드미턴스 Y가 최소가 되면 전류의 크기 또한 최소가 되는 걸 알 수 있다.직렬회로에 있어서 임피던스의 허수부인 리액턴스 성분이 0이 되어 전압과 전류가 동상이 되는 현상을 직렬공진 또는 간단히 공진이라 하는데 이에 비하여 병렬회로에 있어서 어드미턴스의 허수부인 서셉턴스 성분이 0이 됨으로써 전압과 전류가 역시 동상이 되는 현상을 병렬공진 또는 반공진 이라 한다.병렬 공진시 공진 임피던스Z_{ a}= { 1} over { Y _{ a} }= { R ^{ 2} +w _{ a } ^{ 2} L ^{ 2} } over {R }로 주어진다.또한 병렬공진시 임피던스는Z _{a} = {w _{a} ^{2} L ^{2}} over {R} = {L} over {CR}로 표시될 수 있다.병렬 공진시 회로 어드미턴스가 최소로 되므로 일정 전압하에서 전전류 I에 대한 공진곡선을 나타내면 그림과 같이 된다. 그림에서 보듯이 공진곡선은 직렬공진시의 공진곡선과는 반대로 공진주파수에서 전류 I는 최소가 되는데 이이유로 병렬공진을 반공진이라고 한다. 그리고 병렬공진시 회로유입전류가 최소가 되면 이때회로를 흐르는I_{ L},```I _{ C} 및 유입전류I_{ a}의 크기는 직렬공진시의 전압확대율과 마찬가지이며 양호도 또한 직렬공진과 같다.5) 공진이 실제 전자 회로에서 이용되는 곳에 대하여 논하시오.▶ 동조지시회로라디오, 텔레비전 등의 수신기에 사용되는 회로로, 정확하게 동조하고 있는지 어떤지를 표시하는 회로FM수신기 등에서 AGC회로가 있는 것에서는 다소 동조점이 벗어나도 음량은 달라지지 않지만 충실도가 떨어진다.▶ 필터와같이 LC의 조절로 원하는 신호만 걸러 이용할 수 있다.▶ 안테나안테나는 한마디로 끊어진 선로로 더 이상 전기신호가 진행할 수가 없는 상태이므로, 일반적인 선로가 그렇게 된다면 open(개방)된 회로처럼 신호가 더 이상 갈 곳이 없어서 전반사해서 돌아온다.하지만 안테나는 그 끝단을 특정 주파수에서 공진하게 함으로써, 신호가 되돌아가지 않고 어떤 전자기장 형태의 에너지가 형성되어 외부로 뻗쳐나가도록 해준다.안테나는 전압/전류로 표현되는 전기적 신호와 전기장/자기장으로 표현되는 전자기파를 서로 변환해주는 역할을 하거나 대기 중에 떠다니는 전자기파 신호를 전자기기가 감지하고, 또 그 역도 가능 대기 중의 신호를 걸러내기 때문에 필터처럼 공진이 필요하다.

공학/기술| 2014.10.29| 8페이지| 1,000원| 조회(238)

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지너 다이오드와 직류 전원 회로 예비레포트

실험 19. 지너 다이오드와 직류 전원 회로제출일 : 2014년 월 일분 반학 번조성 명▣ 예비보고서1. 실험 목적(1) 지너 다이오드의 전기적 특성을 이해하고 일반의 다이오드와 특성이 다른 점을 비교·고찰한다.(2) 지너 다이오드의 정전압 특성을 이해한다.(3) 지너 다이오드의 정전압 특성을 이용한 직류 전원 회로를 실험하여 그 동작을 이해한다.2. 실험 이론(1) 제너 다이오드(가) 제너효과제너 효과란 결정을 형성하고 있는 전자에 강력한 전계를 작용시키면 약전계에서는 속박전자이던 것이 전계에 의해 캐리어가 되어 전기 전도가 발생하는 현상을 말한다.(나) 제너 다이오드● 정방향에서는 일반 다이오드와 동일한 다이오드의 특성을 보이며 전류가 흐르지만 역방향 전압에서는 일반 다이오드보다 낮은 전압(항복전압)에서 역방향 전류가 흐르도록 만들어진 소자. 제너 효과를 이용하여 전압을 일정하게 유지하게 하는 정전압 소자이다.● 제너 다이오드는 정전압 다이오드, 전압 표준 다이오드 2가지가 있다. 정전압 다이오드는 정전압 동작을 목적으로 한 실리콘 접합 다이오드로서 전압은 3~150V, 전력은 200mW~50W의 범위로 사용된다. 전압 표준 다이오드는 정전압 다이오드에서 제너 전압의 온도 변화율을 매우 작게 한 것으로서, 보통 2~3개를 직렬 접속하여 카드뮴 표준 전지 대신 전압 표준으로 사용된다.(다) 제너 다이오드의 전압-전류 특성에 있어 순방향, 역방향 바이어스의 특성● 순방향 동작일반 다이오드와 동일한 동작을 한다. 순방향 다이오드가 0.7V로써 일정한 전압강하를 보인다.● 역방향 동작역방향의 0~Breakdown Voltage 사이에는 매우 작은 크기의 누설전류만 흐른다. 하지만 제너 문턱전압(Zener Knee Voltage)를 지나게 되면 제너항복이 일어나게 되고 역방향 바이어스 된다. 이때 그래프에서 보듯 가파르게 전류가 역방향으로 흐르는 곡선을 나타내게 된다. 이러한 원리를 이용하여 제너다이오드는 정전압원을 구성하는데 이용된다.(2) Si 접합 다이오드와 제너 다이오드의 차이점다이오드는 순방향으로는 전류가 흐르고, 반대 방향으로는 흐르지 않는다. 하지만 반대방향으로 전압을 점점 높여주면 어느 순간에 전류가 흐르는데 이것이 항복현상이다. 제너다이오드는 이러한 항복현상이 일반다이오드보다 낮게 일어나도록 불순물 농도를 높여 만든 다이오드이다.Si 접합 다이오드 그래프제너 다이오드 그래프(3) 지너 다이오드가 지너 항복 상태에서 이탈할 때의 전압-전류 특성을 조사하라.● Zener potential(Vz): 급격한 전류변화가 발생하는 역방향 전압● 제너 영역: 전류 특성이 급격하게 변화하는 영역● 사태전류: 이온화 과정으로 인해 전자들이 많이 쌓이는 현상● 사태항복: 많이 쌓여진 전자들이 동시에 이동하는 현상그림에서 알 수 있듯 항복상태에서 전자들이 이탈하게 되면(전압을 반대방향으로 인가하면) 한순간에 역방향으로 전류가 증가하게 된다.(4) 분류형 전압 조정기 회로에서 정전압을 유지하는 부하 전류의 범위를 조사하라.1) 정전압 조정회로아래의 그림은 Z-다이오드를 이용한 정전압조정회로이다. Z-다이오드(BZX/C5V6)를 보호저항(RV＝560Ω)과는 직렬로, 부하(RL)와는 병렬로 연결하였다. 이 회로에 조정 가능한 직류전원을 연결하고, 입력전압 U1을 천천히 상승시키면서 출력전압 U2을 측정한다. 출력전압(U2)은 Z-다이오드의 제너전압(5.6V)에 도달할 때까지는 입력전압(U1)에 비례해서 증가한다. 그러나 그 후에는 입력전압을 계속 상승시켜도 출력전압은 안정을 유지하는 것을 확인할 수 있을 것이다. 정전압 조정 범위 내에서 전류는 Z-다이오드에서 일정한 전압강하를 발생시킨다. 입력전압이 제너전압을 초과하면 Z-다이오드의 역방향저항이 급격히 감소하므로 제너전류(IZ)가 저항 RV로부터 Z-다이오드로 흐르게 된다. 따라서 저항 RV에는 전압강하가 발생하게 된다. 이 전압강하에 의해 입력전압(U1)은 낮아지게 된다. 그리고 제너전압곡선을 따라 다이오드전류가 급격히 증가하면, 이에 비례해서 저항 RV에서의 전압강하가 크기 때문에 출력전압(U2)은 거의 일정하게 유지된다. 그리고 필요한 보호저항(RV)의 저항값은 RV.min과 RV.max 사이에 있어야 한다. 보호저항의 저항값이 RV.max를 초과하면, Z-다이오드는 더 이상 특선곡선 상의 급격한 경사부분에서 작동하지 않는다. 그러므로 보호저항의 저항값은 RV.max보다는 약간 작은 값이어야 한다. 그리고 입력전압(U1)은 출력전압(U2)의 약 2배가 되도록 한다. 또 다이오드에 흐르는 전류는 허용최댓값의 90% 이내이어야 한다. 그래야만 정전압조정을 안정적으로 수행할 수 있다Z-다이오드(BZX C5V6)를 이용한 정전압조정회로역방향전압이 제너전압(UZ)에 도달하면 전압을 조금만 증가시켜도 제너전류(IZ)는 크게 증가한다. 이 전류에 의해 다이오드는 가열된다. 따라서 역방향전류는 허용최대출력(PZ.max) 한계 내에서 흐르도록 해야 한다.P _{Z.max} =U _{Z} BULLET I _{Z}(5) 제너 다이오드의 용도3. 사용계기 및 부품● 직류 전원 장치● SPST 스위치● 오실로스코프● 저항● 디지털 멀티미터● 커패시터● 지너 다이오드● 변압기● 다이오드4. 실험 방법1) 그림 19.5와 같은 회로에서 스위치 S를 열고, 전원V _{S}를 0V로 조정하라.2) S를 닫고V _{S} = 0V 상태에서 전류 I를 측정하여 표 19.1에 결과를 기록하라.3) 다이오드 양단의 전압이V _{AB} = 2.0V가 되도록V _{S}의 전압값을 조정하라. 이 때 다이오드 전류 I를 측정하고 표 19.1에 결과를 기록하라.4) 표 19.1에 주어진 각각의V _{AB} 값에 대해 단계 3)을 반복하라. 필요하면 전류계의 측정 범위를 바꾸어라.5) 다이오드 전류 I가 2 mA가 측정되도록V _{S}의 출력을 조정하라. 다이오드 양단의 전압V _{AB}를 측정하여 표 19.1에 기록하라.6) 표 19.1에 주어진 모든 전류값에 대해 단계 5)를 반복하고, 대응되는V _{AB}의 값을 표 19.1에 기록하라.7) 그림 19.6 회로에서 스위치 S를 개방하고, 전원V _{S}의 출력은 0V로 조정하라.

공학/기술| 2014.10.29| 6페이지| 1,000원| 조회(335)

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실험 13 교류 회로 소자의 임피던스 예비레포트.hwp

예비 보고서제출일 : 2014년 6월 11일실험 제목교류 회로 소자의 임피던스실험 목적RC, RL, RLC 직렬 및 병렬 회로를 이용한 임피던스의 특성을 파악하여 임피던스의 개념을 이해한다.RC 회로의 임피던스RL 회로의 임피던스RLC 회로의 임피던스실험 이론RLC 직렬 회로임피던스교류 회로에서 교류 전류의 흐름을 방해하는 정도를 임피던스라 한다. 임피던스는 일반 회로, 즉 RLC로 구성된 직·병렬 회로에서 저항과 리액턴스의 합성 저항값을 의미하며, Z로 표시한다.리액턴스전기 회로에서 직류 전류를 방해하는 것은 저항 뿐이지만 교류 전류는 방향 및 양이 시시 각각으로 변화하기 때문에 저항 이외에 전류를 방해하는 저항 성분이 있다. 이 저항 성분을 리액턴스라 한다. 유도 작용에 의한 유도 리액턴스와 축전 작용에 의한 용량 리액턴스의 두 종류가 있으며, 어느 것이나 단위는 옴(Ω)으로 나타낸다. 또 저항과 리액턴스를 합성한 것을 임피던스라 한다.용량 리액턴스정전 용량이 교류를 흘리는 것을 제한하는 정도를 나타내는 것으로, 크기는 다음 식으로 정해진다.여기서, XC：용량 리액턴스[Ω], f：주파수[㎐], C：정전 용량[F], V：전압[V], I：전류[A]. 이 경우 전류는 전압보다 π/2[㎭] 앞선다. 따라서, 전력은 전원과 리액턴스 사이를 반복하여 왕복할 뿐이고 소비되는 일은 없다.유도 리액턴스인덕턴스의 유도 작용에 의한 리액턴스. 인덕턴스를 L[H], 주파수를 f[㎐]로 하면 유도 리액턴스 XL은RC회로에서의 임피던스저항과 커패시터가 직렬로 연결된 경우그럼 최종적으로 아래와 같이 임피던스의 크기와 위상각을 알 수 있다.임피던스도 정현파에 대한 저항성분이기 때문에 기본적으로 V=IZ`,```I= {V} over {Z} `,```Z= {V} over {I}로 나타낼 수 있다.RLC 병렬 회로위의 그림과 같이 저항 R과 커패시터가 병렬로 구성된 회로를 생각해 보자. 위에서처럼 병렬 RC회로의 임피던스와 위상각은이렇게 구할 수 있다. 병렬회로의 해석에서 필요한 용어를 정리해 보면 컨덕턴스(G)는 저항의 역수로 단위는 지멘스[S]이다.G`=` {1} over {R}용량성 서셉턴스는 용량성 리액턴스의 역수로B _{C} = {1} over {X _{C}}다음과 같이 나타낼 수 있고 단위는 역시 지멘스[S]이다. 임피던스의 역수인 어드미턴스는 아래와 같다.Y= {1} over {Z}아래의 병렬회로에서 위상을 생각하면다음과 같다.병렬 회로의 리액턴스는 구성 성분에 의해 다음과 같다.RC 병렬회로: X=X _{C} = {1} over {2 pi fC}RL 병렬회로:X=X _{L} =2 pi fLRLC 병렬회로: X=X _{C} `//X _{L} = {X _{C} BULLET X _{L}} over {X _{C} -X _{L}}임피던스 정합정의임피던스 정합은 전원과 부하 또는 2개의 회로를 접속할 경우 반사 손실이 ㅇ벗도록 양자의 임피던스를 같게 하는 것을 말한다.사용목적비동조 급전선을 사용하는 경우 급전선상에는 진행파만 존재하여야 하는데 그러기 위하여서는 종단에서 임피던스 정합이 이루어져야 한다.임피던스 정합이 이루어지지 않으면 반사파가 생겨 급전선상에 정재파가 발생한다.-급전선에서 부하로 최대 전송효율을 얻기 위해서는 급전선의 특성 임피던스와 부하 임피던스가 정합되어 있어야 한다. 정합이 안된 경우에는 반사에 의해 급전선상에 정재파가 실려 전력 손실이 커진다.임피던스 정합 방법① λ/4 임피던스 변환기 ② tube에 의한 정합③ 도파관창에 의한 정합 ④ post에 의한 방법⑤ Taper ⑥ Isolator⑦ Y형 정합사용 계기 및 부품신호발생기오실로스코프브레드 보드멀티미터저항인덕터커패시터실험 방법RLC 직렬 회로그림 13.7(a)의 회로를 구성한다. 이때 R=4.7kΩ,``C=0.5 mu F를 사용하고 전원은 18V _{p-p}, 60Hz를 사용한다. 공급 전압을 측정하여 표 13.1에 기록한다.R 양단의 전압 V _{R}과 C양단의 전압 V _{C}및 전체전류 I _{T}를 측정하여 표 13.1에 기록한다.회로에서의 임피던스와 리액턴스를 각각 계산값에 의한 이론치와 측정값에 의한 측정치로 구분하여 표 13.2에 기록한다.그림 13.7(b)의 회로를 구성한다. 이때 R=4.7kΩ,``L=8H를 사용하고 전원은 18V _{p-p}, 60Hz를 사용한다. 공급 전압을 측정하여 표 13.1에 기록한다.R 양단의 전압 V _{R}과 L양단의 전압 V _{L}및 전체전류 I _{T}를 측정하여 표 13.1에 기록한다.회로에서의 임피던스와 리액턴스를 각각 계산값에 의한 이론치와 측정값에 의한 측정치로 구분하여 표 13.2에 기록한다.그림 13.7(c)의 회로를 구성한다. 이때 R=4.7kΩ,``C=0.5 mu F,``L=8H를 사용하고, 전원은 18V _{p-p}, 60Hz를 사용한다. 공급 전압을 측정하여 표 13.1에 기록한다.R 양단의 전압 V _{R}과 C양단의 전압 V _{C}, L양단의 전압 V _{L}및 전체전류 I _{T}를 측정하여 표 13.1에 기록한다.회로에서의 임피던스와 리액턴스를 각각 계산값에 의한 이론치와 측정값에 의한 측정치로 구분하여 표 13.2에 기록한다.RLC 병렬회로그림 13.8(a)의 회로를 구성한다. 이때 R=4.7kΩ,``C=0.1 mu F를 사용하고 전원은 12V _{p-p}, 60Hz를 사용한다. 공급 전압을 측정하여 표 13.3에 기록한다.멀티미터를 이용하여 전체 전류 I=I _{RC}를 측정하여 표 13.3에 기록한다.임피던스 값을 구하고 표 13.4를 완성한다.그림 13.8(b)의 회로를 구성한다. 이때 R=5kΩ,``L=10H를 사용하고 전원은 12V _{p-p}, 60Hz를 사용한다. 공급전압을 측정하여 표 13.3에 기록한다.멀티미터를 이용해 전체 전류 I=I _{RL}을 측정하여 표 13.3에 기록한다.임피던스 값을 구하고 표 13.4를 완성하라.그림 13.8(c)의 회로를 구성하라. 이때 R=5kΩ,``L=10H,`C=0.1 mu F를 사용하고 전원은 12V _{p-p}, 60Hz를 사용한다. 공급전압을 측정하여 표 13.3에 기록한다.

공학/기술| 2014.08.30| 7페이지| 1,000원| 조회(323)

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실험11 오실로스코프 고급 사용법 예비레포트

예비 보고서제출일 : 2014년 5월 21일실험 제목오실로스코프 고급 사용법실험 목적이 장에서는 오실로스코프의 멀티채널 디스플레이, 외부 트리거링 및 X-Y plot과 같은 추가적인 기능에 대하여 실험한다.실험 이론오실로스코프에서 안정된 파형을 얻기 위하여 트리거를 할 때 각 채널에 인가된 신호에 의하지 않고 외부에서 트리거 신호를 인가하여 볼 수 있다. 스위칭이 주기적으로 반복되지 않고 단발성인 경우에는 파형을 기억하여 보여줄 수 있는 축적형 오실로스코프(storage scope)가 필요하다. 축적형 오실로스코프는 트리거링되어 화면에 나타난 파형이 다음 트리거링이 일어날 때까지 유지되는 기능을 가지고 있다.위상 측정 및 계산법오실로스코프의 Type을 'Time'으로 선택하면 시간을 측정할 수 있는 커서가 뜬다. 1주기는 1KHz을 넣었기 때문에 1ms가 나와야 한다.이제 CH1과 CH2의 위상차를 측정 한다.(위상을 차를 측정하기 위해서는 자장 좋은 자리가 0크로싱 지점이다. Delta값을 읽는면 간단히 위상 시간을 읽을 수 있다.)Delta = 88us이제 전체 주기 시간과 지연 시간으로 부터 비례식을 이용해 계산한다.T = 1주기의 시간- 오실로스코프의 예 1msecd= 두 신호가 시간 차 - 88usecΘ= 두 신호의 위상차 - 구하려는 위상차 31.68도만약 360도 대신 2π로 바구면 radian 기준이 된다.CH1과 CH2의 X-Y 그리기를 선택하여 리사쥬 도형을 얻을 수 있다. (현재의 함수발생기의 주파수는 1kHz이다.)'DISPLAY' 메뉴를 눌러 메뉴가 나오게 한다.Format를 'XY' 설정한다.그림에서 커서를 넣고 읽으면 V=4.25V, Vm=8.6V가 된다.위상= 30 정도가 나온다. 위에서 계산 된 31.6과 차이가 난다. 이것은 실제의 오실로스코프가 아니므로 커서를 정확히 할수 없어서 생긴 오차이다.리사쥬 도형오실로스코프는 기본적으로 수평축을 시간으로 하여 파형을 관측하기 위하여 사용되지만 수평축에 시간이 아닌 다른 입력신호를 사용함으로써 두 입력 신호의 상관관계를 나타내는 X-Y plot으로 표현한 것을 리사쥬 도형이라 한다. 리사쥬는 입력 교류 신호원에 대한 출력 전압의 위상차를 관측하거나, 알지 못하는 신호원의 주파수를 측정하는데 사용된다. 리사쥬 도형에 의해 2개의 동일 주파수의 정현 신호간의 위상차를 측정하기 위해서 두 신호를 수직 입력과 수평입력에 각각 입력함으로써 나타나는 도형이다. 리사쥬 도형(Lissajous Pattern)이 정사각형 안에 나타나면, 수직축의 최대치를 B, 수직축과 교차하는 점의 값을 A라하면 다음과 같은 계산식에 의해서 위상차 각을 구할 수 있다.θ=arcsin(A/B)R-C회로에 정현파 교류를 입력하고 C의 값을 변화시키면서 그 때의 위상차각을 관측할 수 있다. 측정하기 위해서 입력전압 파형과 출력 전압파형이 화면에 위상차가 나타나는 것처럼 보이지만 이것은 리사쥬 도형이 아니므로 Probe의 메뉴바 중에서 Plot을 클릭하여 X Axis Settings...을 선택하고 Axis Variable을 클릭한 후, 출력단의 전압을(예; V[C1:2]) 선택하면 리사쥬 도형이 나타난다.리사쥬 도형은 반드시 수직축은 입력전압 (예:V(V1:+)), 수평축은 (예: V(C1:2))가 되어야 한다. 시뮬레이션 회로에서는 C의 값을 가변형(Cval)으로 주었지만 리사쥬 도형은 하나씩만 관측된다.사용법외부 신호에 의하여 트리거링을 하고자 할 때는 트리거 소스 선택 스위치를 EXT로 선택하고 적절한 트리거 레벨과 기울기를 선택한다.축적형 오실로스코프에서 한 번의 파형을 보고자하는 경우에는 단발을 선택하고 일반적인 반복된 하평은 자동 또는 free-run을 선택한다.X-Y plot을 사용하기 위해서는 수직축 시간설정 스위치를 X-Y plot으로 선택한다. 이때 일반적으로 채널 1이 수직축으로, 채널 2가 수평축으로 설정되며 각 축의 적절한 스케일을 설정한다.사용 계기 및 부품신호발생기BNC 코넥터-악어클립 케이블오실로스코프오실로스코프 프로브누름 버튼 스위치저항커패시터실험 방법두 신호발생기의 파형을 정현파로, 크기를 2V, 옵셋을 0으로 설정하고 각각의 주파수를 2kHz와 4kHz로 설정하시오. 오실로스코프 각 채널의 수직축 스케일과 수평축 시간 스케일을 적절히 설정하시오. 각 채널의 입력 선택을 GND로 설정하여 채널 1의 파형이 화면의 상단 중앙에, 채널 2의 파형이 화면의 하단 중앙에 나타나도록 각 채널의 수직 위치 조절 노브를 조절하시오. 입력 선택을 DC로 전환하고 신호 발생기의 출력을 각각 오실로스코프의 채널 1과 채널 2에 인가하시오. 필요에 따라서는 각 채널의 수직축 스케일을 조절하시오.트리거 선택 스위치를 채널 1로 설정하고 트리거 레벨을 적절히 설정하여 채널 1의 파형이 안정적으로 나타나도록 조절하시오. 채널 2에 연결된 신호발생기의 주파수를 조절하여 채널 2에서도 안정된 파형이 나타나도록 조절한 후 파형을 기록하시오.수직축 설정을 X-Y plot으로 설정하고 파형을 기록하시오.

공학/기술| 2014.08.30| 5페이지| 1,000원| 조회(960)

전기전자기초실험 예비레포트, 오실로스코프 고급 상용법 예비보고서, 전기전자기..

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실험10 신호발생기와 오실로스코프 사용법 예비레포트

예비 보고서제출일 : 2014년 5월 14일실험 제목신호발생기와 오실로스코프 사용법실험 목적이 장에서는 신호발생기와 오실로스코프의 기본적인 사용법을 익히는 실험을 한다.실험 이론신호발생기수신기나 증폭기 및 기타 각종 전송 회로의 시험을 하기 위하여 그에 필요한 정확한 출력 레벨과 주파수 신호를 발생하는 장치로 전자 하드웨어 장치의 개발이나 시험에 유용하다. 신호발생기가 공급하는 신호는 주파수나 출력전압·임피던스·파형·변조방식 등에 따라 조절할 수 있다. 신호발생기의 주요형태로는 다음의 5가지가 있다. 확성기·증폭기·마이크로폰·변환기·음향시스템 등의 감응을 측정하는 데 유용한 사인파를 발생하는 발진기, 넓은 범위의 출력전력이나 변조의 사인파를 발생시키는 데 사용하는 표준신호발생기, 매우 정확한 출력주파수를 넓은 범위에 걸쳐 발생하는 주파수합성기, 아주 정확한 주파수와 주기로 펄스를 만드는 펄스 발생기, 여러 형태의 전자·기계·심리 검사를 위한 넓은 범위의 잡음을 일으키는 불규칙 잡음발생기 등이 있다.주파수단위 시간당 진동하는 횟수. 진자의 주기 운동에서는 1초 동안에 왕복 운동하는 횟수이다. 파동에서는 1초 동안에 한 위상이 위아래로 왕복하는 횟수이다. 그리고 부호가 시간에 따라 바뀌는 교류 전원에서는 220V의 경우 진동수가 60Hz이다. 이는 1초 동안 0V 기준으로 하여 60번 진동한다는 것이다.주기(T)주기적 현상(진동 · 음향)에 있어서 같은 상태가 다시 일어나기까지의 시간 간격.위상주기 운동에 있어서 하나의 주기 중의 어떤 시점. 파동에서 마루와 마루 또는 골과 골을 같은위상 또는 위상차가 0이라고 하며, 마루와 골은 반대 위상 또는 위상차가 π라고 하여 진동하는 입자의 위치와 그 운동 방향을 쉽게 알 수 있도록 위상이 정해진다.옵셋전압입력 회로의 신호가 제로임에도 불구하고 출력이 발생하는 경우, 이것을 조정하여 출력을 제로로 하기 위해 입력 단자에 가하는 전압.충격 계수(duty factor)펄스파가 얼마나 날카로운가를 나타내는 수치로, 펄스폭 τ를얻을 수도 있다. 단, 잉크기록 오실로그래프는 수 kHz(킬로헤르츠) 정도의 현상 밖에 기록되지 않는다.X축을 시간축, Y축을 파형으로 한 파형관측 외에도 파형이 비슷한 2개 신호의 위상차 관측도 가능하다. 또 전파에 의한 거리측정, 초음파에 의한 탐상기 등의 시간 측정, 트랜지스터의 특수곡선 표시 등 그래프 표시에 의한 측정이 가능하다. 특히 브라운관의 휘도를 조절해 Z축까지 표시하기도 한다.오실로스코프 - 트리거트리거의 목적은 반복적인 신호, 단발적인 신호 및 랜덤 신호 모두의 경우에 관측하고자 하는 파형을 안정적으로 연속 또는 비연속적으로 화면상에 디스플레이하기 위함원래 스위프 파형의 주기를 조절하여 관측파형의 주기에 맞추면 스위프 시간은 파형 주기의 정수배이어야 한다는 제한이 있다. 하지만 싱크로스코프에서는 관측파형에 의해 펄스를 만들고 이것으로 스위프하는 트리거방식을 사용하므로, 어떤 모양의 파형도 쉽게 동기가 되어 관측하기가 쉽다. 즉, 신호가 일정한 전압을 지나는 시점을 시간축 상에서 시작점으로 정하게 된다. 이때 기준이 되는 전압을 트리거 레벨이라 한다. 신호가 트리거 레벨을 통과하면 이 시점을 시작으로 정해진 소인 시간 동안의 입력 신호의 파형을 표시한 후 입력 신호가 다시 트리거 레벨을 지날 때까지 화면에 입력 파형을 표시하지 않다가 입력 신호가 트리거 레벨을 다시 지나게 될 때 이 시점을 시작으로 다시 파형이 화면에 표시되게 한다. 이와 같은 트리거를 통하여 주기적 신호를 안정된 파형으로 관측할 수 있게 된다. 트리거시에 입력 신호가 증가하면서 트리거 레벨을 지나는 시점과 감소하면서 트리거 레벨을 지나는 시점이 다르므로 트리거 시점을 정할 때는 트리거 레벨뿐만 아니라 트리거 신호의 기울기도 정의해 주어야 한다. 이밖에 파형을 정량측정할 수 있도록 각종 교정 장치가 달려 있다.TypeEdge : 신호가 변화가 생기는 것을 엣지라고 한다. 디지털 클럭의 신호에서 0에서 1로 변화는 순간을 엣지라고 한다.PULSE : 짧게 신호가 변하는 것을 말트리거 시스템은 Stop 상태가 된다. 파워 서플라이등의 최초 동작시점을 관측 할 때 유용하다.디지털 오실로스코프디지털 오실로스코프는 오실로스코프의 한 종류로써, 다양한 전압을 사용할 수 있는 아날로그 오실로스코프와 달리 2진법을 활용한 오실로스코프를 일컫는다. 디지털 오실로스코프의 경우, 측정된 전압을 디지털 신호로 바꾸는 아날로그-디지털 변환기(ACD:analog-to-digital converter)가 사용된다. 아날로그와 디지털 장비에 있어 외관의 차이는 거의 없지만 디지털 오실로스코프는 아날로그 오실로스코프에 비해 신뢰성이 높으며 빠르고 복잡한 신호까지 포착할 수 있다. 특히 단발신호의 측정에 유리하며, 신호 저장 등이 가능하다는 기능의 차이가 있다. 사용자는 이로써 프린터에 파형을 사용하거나, 신호를 잡아 파형을 확대, 비교 혹은 전송 할 수 있다. 디지털 오실로스코프 선택에 있어서는 측정 대상이 되는 시그널의 종류와 아날로그 대역폭, 입력 채널 수, 샘플링 속도, 메모리 길이 등의 기준이 적용된다.규격, 사용법신호발생기신호발생기는 그림과 같이 발생시키고자 하는 신호의 파형을 선택할 수 있는 스위치가 있으며 주파수 범위를 선택하는 스위치가 10배 단위로 되어있는 것이 일반적이다. 주파수 범위를 선택하고 그 범위 내에서 발진 주파수는 주파수 조절 노브에 의하여 조절할 수 있다. 주파수 조절 노브의 양쪽 끝에 해당하는 주파수에서는 발진이 불안정하거나 출력 파형의 크기가 작아질 수 있으므로 이러한 주파수에서의 측정은 주의를 요한다. 신호발생기에는 출력 신호의 크기를 조절하는 노브가 있으며 기종에 따라서는 감쇠기 선택 스위치가 있어 작은 출력 신호를 만들어내는 데 사용되기도 한다. 또한 출력 신호의 옵셋 전압을 조절하는 노브가 있다. 기종에 따라서는 TTL(transistor-transitor logic) 신호크기로 고정된 TTL 출력 단자가 있는 경우도 있다. 또한 기종에 따라서는 다른 장비와 동기를 맞추어주기 위한 동기 신호 출력 단자가 있는 경우도 있지정파형(삼각, 구형, 정현파형)의 주파수가 선형적 또는 대수적으로 초기 지정주파수에서 최종 스톱주파수까지 주파수변화를 일으키면서 발생되는 것을 말한다. 이런 파형은 FM 변조 뿐 만 아니라 입력으로 다양한 주파수대역을 갖는 신호를 순서적으로 인가할 수 있어 주파수 응답을 관찰하는데 있어서도 유효하다. 스위프율은 초기주파수발생과 스톱주파수발생사이의 시간을 지정하는 것으로 이 값을 크게 할 수록 지정 범위의 주파수 변화가 더 빨리 일어난다. SWEEP WIDTH : 스위프의 크기를 제어한다. VCF IN : 출력신호의 주파수 및 스위프율을 제어할 수 있는 아날로그 전압이 인가되는 BNC 입력단이다.(이 함수발생기는 외부 전압에 의해 스위프율 및 출력신호의 주파수를 제어할 수 있는 기능이 있다.) 이 기능을 사용할 때 14번 스위프율 조절 스위치는 오프한다. SYM PULL : 출력파형의 대칭성을 1:1에서 4:1 까지 이 푸쉬/풀 스위치로 조절한다. 이 것은 양의 부분과 음의 레벨부분이 대칭성을 갖는 구형, 정현, 삼각파에 있어 그 두 부분이 차지하는 비율을 조절하는 것을 뜻한다. TTL(PUSH)/CMOS(PULL) : TTL/CMOS 논리회로의 입력파형으로 고정논리레벨을 갖는 파형을 인가할 때 사용하는 조절 스위치. 푸쉬/풀에 따라 TTL/CMOS 모드 선택된다. ? TTL/CMOS : 지정 TTL/CMOS 출력이 나가는 출력 BNC 단 DC OFFSET(PULL) : 출력신호에 양 또는 음의 DC 성분을 첨가할 수 있다. OUTPUT : 주 출력이 출력 임피던스 50Ω으로 출력되는 BNC 단 AMPLITUDE : 출력신호의 레벨을 0에서 -20dB 까지 조절한다오실로스코프전원, 브라운관 주변POWER SWITCH ON/OFFLINE 전압을 확인하고 전원(power) 스위치를 OFF로 놓고, plug를 AC INLET에 꽂으십시오. 전원 스위치는 PUSH BUTTON SWITCH이며 눌린 상태가 ON, 나와 있는 상태는 OFF가 됩니다.POWER LAMP전원)& VAR KNOB수직축 편향 감도를 연속 가변하는 미세 조정기 입니다. 화살표의 반대방향으로 다 돌리면 1/2.5 이하로 감쇠됩니다. 두 현상을 측정할 시, 파형을 비교할 때, 방형파의 상승시간을 관측할 경우 등에 사용하지만 통상시에는 화살표 방향으로 끝까지 돌려 놓습니다.& PUSH S/W ´ 5 MAG GAIN KNOB를 눌렀을 경우 수직축의 이득이 5배로 확대되고 최대 감도는 1 mV/div로 됩니다.& POSITION관면상의 휘선을 상하로 이동할 수 있습니다.PUSH S/W INVERT KNOBPOSITION 기능은 CH1용의 POSITION 35와 같습니다. 21의 KNOB을 누른 상태에서 사용할 경우 CH2에 인가된 입력신호의 극성이 반전됩니다. 극성이 다른 2개의 파형을 비교할 때나, ADD을 사용해서 CH1과 CH2의 신호차의 파형 관측에 편리합니다. 통상 관측시에는 KNOB을 뺀 상태로 해 둡니다. MODE 전환 KNOB수직축의 동작방식을 선택합니다.CH1: CH1에 가해진 신호만 관면에 나타납니다.CH2: CH2에 가해진 신호만 관면에 나타납니다.& DUALCH1과 CH2의 각 수직 증폭기가 CHOP 및 ALT로 전환되고 2 현상 oscilloscope로 됩니다.2 현상 파형 관측시 SWEEP TIME이 늦을 때 사용합니다.(31) ADD : CH1과 CH2에 인가된 각 입력 신호의 대수화 및 차의 신호가 관면에 나타납니다.수평축 주변TIME/DIV 전환 스위치⑮ SWEEP TIME 0.1 microS/div~0.2 S/div (20 단)으로 전환할 수 있습니다.⑪ X-Y는 X-Y oscilloscope로써 사용할 때 씁니다.CH1에 X 신호, CH2에 Y 신호를 입력합니다.이 때, 수직축 편향 감도는 CH2 Volts/Div로, 수평감도는 CH1 Volts/Div로 읽습니다.수직 위치는 Ch2 Position 23으로 수평위치는 H-Position 14로 조절합니다.⑫ SWEEP VAR KNOB화살표 방향을 다돌리면 CAL로 되어 Tim됩니다.

공학/기술| 2014.08.30| 13페이지| 1,000원| 조회(459)

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