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평활 회로 및 Voltage Doubler(예비)

◎ 실험목적평활 회로를 이해하고 평활 회로의 소자가 출력 직류 전압과 맥동(ripple)성분에 미치는 영향을 조사한다.◎ 실험이론평활 회로는 정류 회로 출력 측에 나타나는 교류성분을 크게 감쇠시키는 것이 목적으로, 회로를 구성하는 소자에 따라 커패시터(capacitor) 평활 회로, 초우크(choke)입력형 평활 회로,형 평활 회로 등이 있으며, 각 회로의 특성은 다음과 같다.1. 커패시터 평활 회로(그림1)C 양단의 전압은 다이오드가 도통하는 동안에 충전되고, 도통하지 않는 동안 R을 통하여 방전하게 되어 출력 전압은 그림2와 같이 된다. 여기서=cut out 시간,=cut in 시간이다. 이 때 맥동률(r)은으로써 R 및 C가 클수록 작아진다. 그러나 출력 직류 전류는 C에 비례하게 된다.1. 커패시터 평활 회로(그림1)Vs가 positive이면은 도통되고는 도통되지 않는다. 그리하여 node 1 → node 2 → node 3으로 전류가 흘러가 충전되고,양단 전압은=이다. 그리고가 negative이면이 도통되지 않고가 도통된다 그리하여 전류는 node 3 → node 2 → node 4 → node 1 으로 흐르고,양단 전압은가 된다. 이 때 KVL을 적용하면 출력저항에는 2가 걸리는 것을 알 수 있다. 다시가 Positive가 되어도전압보다 작을 때에는,,는 도통되지 않고, 출력전압 2를 유지 하게 된다.가 Peak 전압인가 되었을 때에는 다시이 도통되고,는 도통되지 않는다.◎ 예비보고사항1. 평활 회로의 목적 및 종류, 각각의 특성에 대해 조사하라.평활회로 [平滑回路, smoothing circuit]정류 회로를 통과한 맥류 파형을 평활한 직류로 만드는 회로 즉, 교류를 직류로 바꿀 때 완전한 직류를 얻기 위해 사용하는 회로이다. 교류(AC)를 직류(DC)로 바꾸는 여러 과정 가운데 맥류(脈流)를 완전한 직류로 바꾸어주는 전원 공급 장치이다. 정류회로·정전압회로와 함께 전원 공급 장치의 핵심이 되는 정류회로의 일부이다. 교류를 직류로 바꾸는 것을 정류라고 하는데, 교류를 직류로 바꿀 때는 여러 전원 공급 장치가 필요하다. 다시 말해 교류가 단번에 직류로 바뀌는 것이 아니라, 여러 단계를 거쳐야만 완전하고 안전한 직류가 된다. 컴퓨터를 예로 들면, 110~220V의 교류 전압을 컴퓨터 전원으로 쓰기 위해서는 최대 12V 이하의 직류로 바꾸어주어야 한다. 따라서 교류 전압을 낮추어 주어야만 하는데, 이 때 사용하는 감압회로가 감압 트랜스이다. 이어 전압이 낮아진 교류 전원을 정류회로에서 (+) 전압만 존재하는 맥류로 걸러준다. 맥류란, (+) 전압만 가진 전류이지만 전압이 안정되지 않아 아직 완전한 직류가 아닌 전류를 말한다. 맥류는 다이오드를 통해 걸러진다. 이렇게 걸러진 맥류는 다시 완전한 직류로 바뀌는 과정을 거치는데, 이 때 사용되는 회로가 평활회로이다. 평활회로는 전압이 바뀌는 맥류를 일정한 전압으로 바꾸어주는 역할을 한다. 즉 높은 전압은 낮추어 주고, 낮은 전압은 높여서 일정한 전압을 유지할 수 있도록 한다. 콘덴서(축전기)와 인덕터(코일)로 이루어져 있고, 전압을 유지시켜주는 역할은 콘덴서가 맡는다. 그러나 평활회로를 거쳤다고 해도 완전한 직류는 아니기 때문에 다이오드나 트랜지스터 등을 통해 실제로 사용되는 완전한 직류로 바꾸어주어야 한다. 이 장치가 정전압회로이다. 이런 몇 가지 과정을 거쳐야만 비로소 교류가 완전한 직류로 바뀐다.- 저주파 필터회로 : 맥류에 남아 있는 교류 성분을 제거하고 저주파의 직류 성분만을 출력☞평활 회로의 커패시터는 한꺼번에 쏟아 부은 물을 일정하게 나오게 하는 물탱크의 역할과 같다.- L,C의 평활 특성① 모든 평활 회로 → L과 C가 사용② L과 C의 특성은 주파수에 따른 리액턴스 특성이 서로반대 → 이 특성을 이용하여 원하는 주파수를 차단하거나 통과시키는 필터 회로를 구성● CR형 평활 회로: 콘덴서와 저항으로 구성된 평활회로로서 콘덴서는 교류를 저장하여 일정한 양을 지속적으로 방출하는 성격이 있어서 교류 성분이 있는 맥류를 직류에 가깝게 만들어 준다. 이 때 콘덴서의 용량이 클수록 직류와 가깝게 할 수 있으나, 너무 콘덴서의 용량이 클 경우에는 역 전류가 흘러 다이오드나 정류관의 손상을 가져오게 된다. 이를 막기 위해 콘덴서를 병렬로 연결하고 전류 제한용 저항을 직렬로 설치하는데 이와 같은 회로를 CR형 평활회로라고 한다. 현대의 오디오 대부분이 가격이 저렴하고 간편한 CR회로를 사용하고 있으나 쵸크 평활 방식에 비해 입력 전압이 불안정하고 음질이 유연하지 못하다.●형 쵸크 평활 회로: 쵸크 트랜스는 교류를 쉽게 통과 시키지 못하는 특성을 이용하여 쵸크를 전원라인과 직렬로 연결하는데 이 때 첫단의 전해 콘덴서는 다이오드나 정류관의 허용치를 넘지 않아야 한다. 이 회로는 CR형 회로보다 우수하며 고급 오디오 기기에 사용된다.● 쵸크입력 평활 회로: 정류 다이오드 바로 뒤에 쵸크 트랜스를 사용하는 방법으로 이 회로는 부하변동에 따른 전압의 변화가 작으며 전원을 켰을 때 순간 과도 전류는 적으나 쵸크코일에 누설 자속이 많아 험 발생 여지가 있다.● LC 평활 회로: 캐패시터만 있는 평활회로의 결점을 방지하는 목적으로 인덕턴스 L을 겸용하는 회로2. 각각의 평활 회로에 대해, 맥동률(r)을 유도하라.3. Voltage Doubler의 용도에 대해 조사하라.Voltager Doubler 은 입력 교류 전압의 최대값 * 2배의 직류 출력 전압을 얻는 정류 회로로서, 회로에 사용하는 전압이 낮을 때는 Voltage doubler 회로를 많이 사용하고 전압이 높을 때는 Full - bridge 회로를 많이 사용한다. 특히 Power Supply 에 많이 사용된다.4. 실험내용을 PSPICE 시뮬레이션 하여 그 결과를 제출하시오.1) 그림 1 캐패시터 평활 회로V1 : VOFF = 0V, R1 = 100ΩVAMPL = 10V, C1 = 100uFFREQ = 60 Hz D1 : D1N914Setup AnalysisTransientPrint Step : 20usFinal Time : 50ms: t = 4.7391ms 일 때, VR = 8.7910V 이다. 이는 다이오드가 도통되는 동안에 캐패시터 C 에 충전된 전압이다.t = 17.609ms 일 때, VR = 2.4482V 이다. 이는 다이오드가 도통되지 않는 동안 저항 R을 통하여 방전하게 되다가 다시 다이오드가 도통 됨에 따라 충전이 시작되는 구간이다. 17.709ms 의 주기로 계속 충전,방전이 반복된다.2) 그림 6 캐패시터 평활 회V1 : VOFF = 0V,VAMPL = 12.6V, C1 = 100uFFREQ = 60 Hz D1,2,3,4 : D1N914Setup AnalysisTransientPrint Step : 20usFinal Time : 50ms: t = 4.8707ms 일 때, Vc = 10.680V 이다. 이는 4.8707ms까지 캐패시터에 10.680V가 충전이 됨을 의미하며 스위치 S가 개방되어 있으므로 저항은 OPEN 된 것이나 다름 없어서 캐패시터에 충전된 전압은 방전되지 않는다.V1 : VOFF = 0V, R1 = 100Ω,VAMPL = 12.6V, C1 = 100uFFREQ = 60 Hz D1,2,3,4 : D1N914Setup AnalysisTransientPrint Step : 20usFinal Time : 50ms

공학/기술| 2009.03.11| 11페이지| 1,000원| 조회(927)

저항, 캐패시터, 평활회로, voltage doubler

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평활 회로 및 Voltage Doubler(결과)

◎ 실험방법함수 발생기 : 1대오실로스코프 : 1대디지털 멀티미터 : 1대정류형 다이오드 : 1N91 4개캐패시터 : 0.5pF, 8pF, 33uF트랜스포머 : 1개저항 : 2Ω, 100Ω, 2kΩProcedure● 캐패시터 평활 회로◎ 실험결과< 실험에 사용된 캐패시터(C) 와 저항(R) >< 평활회로 브레드보드에 설계 후 측정 > : Vin AC 400KHz & peak to peak 20V transformer turn ratio 1:1(실험결과는 입력 전압 대비 저항 양단 출력 전압을 프로브로 측정하면 안나와서 저항 양단 출력만 측정했다.)1) R = 2Ω & C = 0.5pF: 맥동률은 r =(전파정류)에 의하여r = 1 /2) R = 2Ω & C = 8pF: 맥동률은 r =(전파정류)에 의하여r = 1 /3) R = 2Ω & C = 33uF: 맥동률은 r =(전파정류)에 의하여r = 1 /파형이 엄청 흔들리는 결과 값을 얻었다.4) R = 100Ω & C = 0.5pF: 맥동률은 r =(전파정류)에 의하여r = 1 /5) R = 100Ω & C = 8pF: 맥동률은 r =(전파정류)에 의하여r = 1 /6) R = 100Ω & C = 33uF: 맥동률은 r =(전파정류)에 의하여r = 1 / 0.0237) R = 2kΩ & C = 0.5pF: 맥동률은 r =(전파정류)에 의하여r = 1 /8) R = 2kΩ & C = 8pF: 맥동률은 r =(전파정류)에 의하여r = 1 /9) R = 2kΩ & C = 33uF: : 맥동률은 r =(전파정류)에 의하여 r = 1 / 0.45710): 이번에는 60Hz 의 주파수를 가진 peak to peak 10V AC 전압을 인가하여 트랜스포머를 거치지 않고 실험한 결과이다. R = 2kΩ & C = 33uF 일때 저항 R 양단에 걸리는 전압을 나타낸 파형이다. 이번 실험의 가장 이상적인 파형이다. RC 의 값이 충분히 커서 맥동률은 작게 되고 이에 리플 전압도 작으므로 충전되고 방전이 되는 전압의 사이 간격은 작으며 이런 그래프의 형태를 구할 수 있었다. 위의 9개 실험에서는 저런 그래프 형태를 찾아 볼 수 없어서 별도로 실험을 해 보았다.PSPICE Simulation)1) R = 2kΩ & C = 33uF (RC 값이 가장 큰 경우)V1 : VOFF = 0V,VAMPL = 20V,FREQ = 60 Hz D1,2,3,4 : D1N914Setup AnalysisTransientPrint Step : 20usFinal Time : 50ms: 저항 R과 캐패시터 C 값을 변화시켜 9개의 실험값을 구한 결과 중 RC 의 값이 가장 커서 맥동률 r =(전파 정류)이 가장 작을 때의 이론적인 시뮬레이션. 실험 상에서는 400kHz의 주파수를 가진 전압을 인가하였지만 피스파이스에서는 400kHz 를 넣으니 시뮬레이션시 시간이 오래 걸림과 동시에 화면이 깨지는 오류가 나서 60hz의 주파수를 가진 AC 20V를 인가하였다. 실험상에서는 transformer를 이용하여 전압을 인가하지만 이론상에서는 직접 AC 전원을 인가하기 때문에 주파수 조정이 필요했던 것 같다.: 맥동률 r =(전파정류)이 가장 작기 때문에 충전과 방전 사이의 간격인 리플 전압이 낮게 나왔다. 수치로 해석하고 싶었으나, 피스파이스를 시뮬레이션 할 시에 나오는 메뉴바 들이 사라진 상태라서 수치로 해석을 하지 못했다. 저번 예비보고서 작성시에 피스파이스를 잘못 만진 적이 있었는데 그 이후로 시뮬레이션의 메뉴바가 사라지게 되었다. 검색을 통하여 알아보기도 하고, help 문을 읽어보았지만 찾을 수 없었고, 삭제 후 재설치를 했음에도 불구하고 증상은 같았다. 조교님 피스파이스 시뮬레이션의 메뉴바를 살리는 방법을 알고 싶습니다. 9번째 실험 결과와 비교해 보았을 때, 이론상으로는 충전과 방전이 되는 것처럼 보이지만 실험결과는 충전과 방전이 거의 없는 것처럼 나왔다. 최대값 1.50V에서 최소 1.44V 를 빼면 첨두치 값인 60mV 가 나옴을 알 수 있고 이것이 충전과 방전의 간격 리플전압이다.2) R = 2Ω & C = 0.5pF (RC 값이 가장 작은 경우): 저항 R과 캐패시터 C 값을 변화시켜 9개의 실험값을 구한 결과 중 RC 의 값이 가장 작아서 맥동률r =(전파 정류)이 가장 클 때의 이론적인 시뮬레이션.: 맥동률 r =(전파정류)이 가장 크기 때문에 충전과 방전 사이의 간격인 리플 전압이 높게 나왔다. 앞의 1) 과 비교해 볼 때 RC 값에 따라 맥동률이 변하여 리플 전압도 변하게 되고 그에 따라 저항 양단에 걸리는 전압의 차가 큼을 알 수 있다.◎ 결과보고 사항 및 고찰이번 수업시간의 실험은 평활회로를 설계하여 저항 R과 캐패시터 C 값을 변화시키며 9가지의 경우의 각각 저항 R양단 전압 그래프 파형을 측정하는 것이었다. 3시간동안 실험을 하였지만 결과값을 얻지 못하였다. 멀티미터를 이용하여 저항 R 에 흐르는 전류를 측정한 결과 저항 R 양단 전압에 아예 전류가 흐르지 않거나, 오실로스코프에서 프로브의 측정을 인식하지 않았다. 그래서 몇 번이나 같은 회로를 재설계 해보고 소자들도 바꿔보고 실험 장비에 이상이 있을지도 모른다는 생각에 자리도 옮겨보고 브레드보드도 바꿔서 실험을 하였다. 결국 실험 시간이 끝나고 난 뒤에도 결과값을 얻을 수 없어서 그 다음주 월요일에 공강 시간을 이용하여 실험을 하게 되었다. 새로운 마음가짐으로 회로를 설계하고 오실로스코프로 파형을 얻으려 했으나 역시나 프로브에 문제가 있음을 확인했다. 실험실의 프로브가 가끔 10X 가 아닌 1X 로 되어 있는 경우가 종종 있었다. 프로브는 감쇠기능의 성질을 갖기 때문에 설정 값 중 1X 는 입력 신호 레벨을 1:1의 비율, 즉 그대로를 오실로스코프 상에 나타내고 10X 는 1/10 으로 감쇠하여 입력 신호 레벨의 1/10 을 오실로스코프 상에 나타내며 가장 많이 사용된다. 감쇠율이 큰 프로브를 쓰는 것이 측정 오차도 작고 과대 입력에 대해 보호를 받을 수 있기에 10X가 아닌 1X로 설정되어 이 전에 사용되던 프로브들이 고장이 난게 아닐까라고 조심스럽게 생각해 볼 수 있었다. 하나의 회로를 설계하면 9개의 R, C 값들만 소자들을 바꿔주며 파형만 확인하는 실험이기에 금방 실험이 끝날 것 같았지만, 막상 실험실 여건 및 여러 가지 오차등의 이유로 이번 평활회로 실험이 지금까지 실험 수업 중에서 공강시간을 통해 따로 실험을 해야 하는 가장 애를 태웠던 실험이었고 실험 결과값도 제대로 나온거 같지 않아서 잊지 못할 것 같다. 상당히 어려워서 정확히 파악하지는 못했지만 평활회로는 정류 회로를 통과한 맥류 파형을 평활한 직류로 만드는 회로라는 점을 알게 되었고 R 과 C 값이 클수록 맥동률이 작아지고 출력 직류 전류는 C 값에 비례한다는 사실 또한 알게 되었다. 기회가 된다면 좀 더 좋은 환경에서 다시 한번 실험을 해서 정확한 결과값을 얻고 싶다.

공학/기술| 2009.03.11| 7페이지| 1,000원| 조회(823)

저항, 캐패시터, 평활회로, voltage doubler, 감쇠율

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증폭기 부하선 해석(예비)

◎ 실험목적1. 최대 전력 소비 곡선을 구성한다.2. 에미터 공통 증폭기에서 직류 부하선을 구성하고, 예측되는 증폭기의 동작 조건을 확인한다.◎ 실험목적트랜지스터 증폭기는 특성 곡선의 선형 부분에서만 동작해야 한다. 그 이유는 일그러지지 않는 신호를 재현하기 위해서이다. 선형 증폭기를 설계할 때 트랜지스터와 회로 성분들의 특성으로부터 조심스럽게 동작점을 선택하는 것이 필요하다. 트랜지스터의 동작점은 콜렉터, 에미터, 베이스의 직류 전압으로 계산된다.1. 콜렉터 전력소비 곡선그림 1은 삼성 KSC900 트랜지스터의 에미터 공통 구성 콜렉터 특성 곡선이다. 이 곡선은 베이스 또는 바이어스 전류의 특정한 값에 있어서 콜렉터의 전류와 전압의 각 범위에 대한 25℃ 근처 온도의 트랜지스터의 동작을 나타낸다. 그러나, 이 곡선에서 트랜지스터가 동작하는 범위에는 특정한 제한이 있다. 이 제한은 특정 온도 범위에서 허용되는 최대 콜렉터 전력 소비와 관계된다. 예를 들어 그림 1의 특성을 가진 트랜지스터는 25℃ 정도의 온도에서 동작할 때 콜렉터 전력 소비는 100mW로 제한된다고 가정한다. 허용되는 동작 영역은 생산 회사의 데이터 표에 나타난다. 최대 전력 소비 곡선이 제조 회사의 데이터 표에 포함되지 않는 경우, 전문가는 그림 2에 나타난 것처럼 특성 곡선의 각 곡선에서 100mW인 점을 연결하면 최대 전력 소비 곡선을 쉽게 그릴 수 있다. 이 곡선을 100mW 소비 전력 곡선이라고 부른다. 이 곡선에서 모든 점의 좌표는 다음 식에 의해서 선택된다.예들 들어, VCE와 Ic가 각각 2V, 50mA인 점과 10V, 10mA인 점은 이 조건을 만족한다. 물론 이 곡선은 식 1의 정의에 의한 쌍곡선의 한 종류이다. 트랜지스터는 이 곡선의 왼쪽에만 동작해야만 한다.2. 직류 부하선트랜지스터 증폭기의 성능은 부하선을 이용하여 도식적으로 예측할 수 있다. 특정 동작 조건에서 출력 신호에 나타나는 입력의 영향은 교류 부하를 가정하지 않을 경우 부하선으로 결정할 수 있다. 그림 3은 에미터 공통 증폭기의 출력 회로를 보여준다. 키르히호프의 전압 법칙에 의해서 직류 전원 전압 Vcc, 저항 RL에 의한 전압 강하 Ic * RL 및 전압 VCE사이의 관계식은 다음과 같다.이 식에서 Ic와 VCE의 관계는 직선의 방정식이므로, Vcc와 RL의 값을 알면 부하선은 제한된 두 점을 이용해서 그릴 수 있다.콜렉터 전류축에서 (VCE = 0, Ic = Vcc / RL)콜렉터 전압축에서 (Ic = 0, VCE = Vcc)그림 3의 경우 Vcc = 6V, RL = 300Ω 이면, 식 2는 다음과 같이 된다.VCE = 0일 때 Ic = 6 / 300 = 200mA이고, Ic = 0, VCE = 6V인 두 점에 의해 결정된 부하선은 그림 4와 같이 된다. 모든 다른 조건이 똑같을 때 저항 RL의 값을 증가 또는 감소시키면 부하선에는 어떠한 영향을 나타내겠는가? 먼저 RL을 100Ω의 값으로 감소시키면 부하선 (2)을 얻는다. 부하선 (2)의 좌표는,VCE = 0, Ic = 6 / 100 = 60mAIc = 0, VCE = 6V부하선 (2)는 부하선 (1)과 공통인 점 Ic = 0, VCE = 6V로 된다. RL을 1200Ω으로 증가시켰을 경우에 얻게 되는 부하선 (3)은VCE = 0, Ic = 6 / 1200 = 5mAIc = 0, VCE = 6V가 된다. 부하선 (3)은 (1), (2)와 공통인 점이 있다. 이 세 가지 경우를 주목하면 부하선은 최대 콜렉터 전력 소비 곡선 100mA의 왼쪽에 있다. 이 부하선을 그리는 일반적인 방법은 RL과 Vcc를 알면 확실하게 된다. RL의 값을 알 수 없더라도 동작점은 알고 있다. 동작점 Q가 VCE = 5.25V, Ic = 19mA이고 공급 전원이 Vcc = 10V라고 하면 부하선은 그림 5에 나타나듯이 점 Ic = 0, VCE = 10V와 동작점 Q를 이용해서 그릴 수 있다. 부하선은 VCE = 0V, Ic = 40mA인 점에서 콜렉터 전류축과 교차한다. VCE = 0 일 때, Ic = Vcc / RL의 관계로부터 RL을 쉽게 알 수 있다.Vcc = 10V, Ic = 40mA를 식 4에 대입하면RL = 10 / 40m = 250Ω250Ω의 콜렉터 부하 저항은 요구되는 동작점 Q에서 증폭기가 동작할 수 있도록 한다.3. 부하선으로부터 예측할 수 있는 증폭기 동작부하선으로부터 콜렉터 전류가 베이스 전류의 변화에 따라 변화한다는 것을 알 수 있다. 그리고 부하선과 콜렉터 특성 곡선이 교차하는 점이 동작점이다. 그리고 부하선으로부터 증폭기의 전류 이득도 알 수 있다. 입력 전류의 변화에 대한 출력 전류의 변화의 비를 전류 이득으로 정의했었다. 즉,예제에서 다음을 알 수 있다.그래서 식 5에 대입하면 다음과 같이 된다.◎ 예비보고사항1. 부하선이란 무엇인지 설명하라.DC 부하선IB ↑ ⇒ IC ↑ ⇒ VCE ↓IB ↓ ⇒ IC ↓ ⇒ VCE ↑⇒ ∴ VBB를 조정하면 DC 동작점은 각각의 Q점을 지나는 직선(직류(DC) 부하선)을 따라 이동.· 직류 부하선 : 각각의 Q점을 연결한 직선.⇒ ∴ 그림과 같이 직선상의 임의 점에서IB, IC, VCE값을 구할 수 있다.i) VCE = VCC 인 점 (즉, 10V)에서 DC 부하선이 VCE 축과 교차.이 점은 IB=0, IC=0 (for ideal)이므로 → 차단점.c.f) 실제로는 누설전류 IC = ICBO 가 차단점에서 흐름.→ ∴ VCE는 10V 보다 약간 적음.ii) IC = 45.5mA (for ideal)에서 DC 부하선이 IC 축과 교차.이 점에서 VCE=O 이므로, VCE = VCC - RCIC = 0에서IC =로 최대 → ∴ 포화점.c.f) 실제로는 Tr 양단에 적은 전압 VCE(sat)이 걸리므로,IC(sat)은 45.5㎃ 보다 약간 적다* for collector loop, by KVL,VCC - RCIC - VCE = 0RCIC = -VCE + VCC∴ IC = -()VCE +; y = mx + b 인 직선.기울기 m = -y축 절편 b =2. 부하선과 동작점 및 바이어스 관계를 설명하라.* DC 동작점 (or Q점, Operating Point)- Tr이 증폭기로 동작하기 위해서는 DC 바이어스가 되어 있어야 함.- DC 동작점은 입력단의 신호변화가 증폭되어출력단에서 정확히 재생되도록 설정되어야 함.- DC 동작점에서 IC와 VCE는 어떤 특정한 값을 가짐.* DC 바이어스- 증폭기가 적절한 선형동작을 하기 위한 DC 동작점 설정.- 그림 1 : 반전 증폭기의 선형동작 (DC 바이어스가 적절한 경우)와비선형동작 (DC 바이어스가 부적절한 경우 )의 예.그림 1i) 그림 (a) : 입력신호의 위상이 180° 전환(신호반전)된 것 이외에는출력신호는 입력신호가 그대로 증폭 ⇒ 선형동작→ 출력신호는 출력 DC 바이어스 레벨 상하로 균등하게 스윙.ii) 그림 (b),(c) ; 부적절한 바이어스에 의해 출력신호가 왜곡.그림 (b) : DC 동작점 (Q점)이 차단점에 너무 가까이 있어입력전압의 부(-)신호가 일부 차단.→ 출력전압의 정(+) 부분이 잘림그림 (c) : DC 동작점 (Q점)이 포화점에 너무 가까이 있어입력전압의 정(+)신호가 일부 포화.→ 출력전압의 부(-) 부분이 잘림* 그래프 해석- 그림 2 : 가변 직류 바이어스 전압원을 가진 트랜지스터 회로.(a) : IB, IC, IE, VCE값을 구하기 위해 가변전압원 VCC와 VBB로 바이어스.(b) : 컬렉터 특성 곡선 → 이를 이용하여 DC 바이어스의 영향을그래프로 설명.그림 2* Q점 조정- 그림 3에서 3개의 IB값에 대한 IC와 VCE값의 변화, VCC=10V로 교정1) 그림 3 (a) : VBB를 조정하여 IB=200㎂ 일때,IC = βDCIB = 100 x 200㎂ = 20㎃VCE = VCC - RCIC = 10V - 220Ω x 20㎃= 10V - 4.4V = 5.6V∴ Q1 = Q(VCE, IC) = (5.6V, 20㎃)그림 32) 그림 3 (b) : VBB를 증가시켜 IB =300㎂ 일때,IC = βDCIB = 100 x 300㎂ = 30㎃VCE = VCC - RCIC = 10V - 220Ω x 30㎃= 10V - 6.6V = 3.4V∴ Q2 = Q(VCE, IC) = (3.4V, 30㎃)3) 그림 3 (c) : VBB를 더욱 증가시켜 IB=400㎂ 일때,IC = βDCIB = 100 x 400㎂ = 40㎃VCE = VCC - RCIC = 10V - 220Ω x 40㎃= 10V - 8.8V = 1.2V∴ Q3 = Q(VCE, IC) = (1.2V, 40㎃)3. 부하선과 공급 전원 및 부하 저항과의 관계를 설명하라.VCE = 0 일 때, 공급 전원 Vcc / 부하저항 RL = Ic를 구하여 Ic 의 점과 Ic = 0 일 때, Vcc = VCE 를 구하여 VCE 의 점을 연결하면 부하선이 완성된다. 즉, 특정 동작 조건하에서 입력 신호(공급 전원)가 출력 신호에 미치는 영향은 부하선으로부터 결정되며 이 부하선은 공급 전원과 부하 저항에 따라 결정된다.* 공급 전원 Vcc 와 부하 저항을 RL 을 아는 경우, 부하선 구하는 방법4. 실험내용을 PSPICE 시뮬레이션 하여 그 결과를 제출하시오.R1 = 68KΩ , R3 : 2KΩ, BJT : Q2N2222V1 = 12VSetup AnalysisDC Sweep (R2)Swept Var. Type : Global parameterSweep Type : LinearStart Value : 0End Value : 10KIncrement : 0.5K: R2 = 7.8360KΩ 일 때, Base 에 흐르는 전류 IB = 5.0000㎂R2 = 8.3723KΩ 일 때, Base 에 흐르는 전류 IB = 10.000㎂R2 = 8.8167KΩ 일 때, Base 에 흐르는 전류 IB = 15.000㎂R2 = 9.2404KΩ 일 때, Base 에 흐르는 전류 IB = 20.000㎂R2 = 9.664KΩ 일 때, Base 에 흐르는 전류 IB = 25.000㎂Base 에 흐르는 전류 IB 의 값들이 5㎂ , 10㎂, 15㎂, 20㎂, 25㎂ 일 때의 가변 저항 R2 값들을 측정하였다.

공학/기술| 2009.03.11| 10페이지| 1,000원| 조회(648)

트랜지스터, 증폭기 부하선 해석, 증폭기 부하선, 콜렉터 전력 소비

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전자회로실험 공학인증) 설계제안서 : BJT를 이용한 Digital Logic 설계

설계과제 제안서 (공학인증)설계과목과 목 명전자회로실험I분 반담당교수담당조교설계수행자소 속학 번성 명연 락 처설계과제제목BJT 를 이용한 Digital Logic주 별 설계진행일정설계 1주차 : 설계과제 이해 및 과제 제안서 작성설계 2주차 : PSpice 시뮬레이션을 이용하여 Inverter 및 Nor-Gate 동작 원리 확인설계 3주차 : Breadboard로 BJT를 이용한 Inverter 및 Nor-Gate 설계설계 4주차 : PSpice값과 Breadboard로 실험값과 비교한 후 결과 토의공 학 이 론BJT 특성을 이용하여 Inverter 및 Nor-Gate 회로 해석설계구성요소제시된 설계과제를 Hand calculation, Pspice 및 breadboard 제작을 통하여 과제의 이해도를 높이고, 아날로그 회로 설계 과정을 익힌다. 시제품 제작을 통하여 현실적 제한요소를 경험한다.설계주안점개념적 해석BJT 특성인 Switch를 이용하여 BJT가 On,Off 될 때 입력과 출력 비교 해석을 수행할 것임.설계방법의 이용 및 개발Pspice 시뮬레이션을 통한 확인, 시작품 제작을 통한 시스템 개발을 수행할 것임.

공학/기술| 2009.03.11| 1페이지| 1,000원| 조회(811)

시뮬레이션, 전자회로설계, 공학인증설계, Digital Logic

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접합다이오드의 특성(결과) 평가A+최고예요

◎ 실험방법사용기구직류전원장치 : 1대디지털 멀티미터 : 1대실리콘 다이오드 : 1N4154 또는 1N914저항 : 240Ω 1개, 1kΩ 1개Procedure(1) 전압-전류 특성1. 순방향 바이어스가 걸리도록 그림 5와 같이 회로를 구성하고, 다이오드 양단 전압(Vak)을 직류 가변 전원을 조절하여 변경하며, 각 전압 값에 대해 Id를 측정하여 표 1에 기록하라.2. 다이오드가 역 바이어스가 되도록 다시 연결하고, 단계 (1)의 과정을 반복하라. 이 전류 값은 아주 작으므로 μA 전류를 측정할 수 있는 전류계가 필요하다.3. 단계 (1), (2)에서 측정한 값을 가지고, x축에 Vak를 y축에 Id를 표시하여 전압-전류 특성을 나타내라.◎ 결과보고 사항표 1. 전압 - 전류 특성단계 1Vak (V)순방향 바이어스Id (mA)저 항 R(kΩ)단계 2Vak (V)역방향 바이어스Id (mA)저 항 R(kΩ)0.00.0000.00000.0000.0000.10.0000.00050.0000.0000.20.0000.000100.0000.0000.30.0000.000150.0000.0000.40.02020.000200.0000.0000.50.04012.500250.0000.0000.60.1254.800300.0000.0000.70.1813.867350.0000.0000.80.2633.042400.0000.0000.90.4122.184450.0000.0001.00.5031.988500.0000.0001.10.6071.812600.0000.0001.20.7251.6551.30.8241.5781.40.9091.5401.50.9991.5021.61.0821.4791.71.1731.4491.81.2121.4851.91.3521.4052.01.4141.4143.02.4681.2164.03.4931.1455.04.4711.1186.05.4491.1017.06.5081.0768.07.5821.0559.08.5001.05910.09.7511.026R = Vak / Id 를 이용하여 구하였습니다.: 위의 전압-전류 특성 그래프는 다이오드를 순방향으로 회로를 구성하였을때 인가전압 변화 시 다이오드 내의 전류가 어떻게 변화하는지를 나타내는 그래프이다. 점차 높은 전압을 인가해가면서 각각의 전류를 측정한 결과 0.4V 이후 전류가 흐르기 시작하며 점점 증가하였다.: 위의 전압-전류 특성 그래프는 다이오드를 역방향으로 회로를 구성하였을때 인가전압 변화 시 다이오드 내의 전류가 어떻게 변화하는지를 나타내는 그래프이다. 점차 높은 전압을 인가해가면서 각각의 전류를 측정한 결과 전류는 모두 0mA 로 전류가 흐르지 않았으며 전자 눈 사태 브레이크 다운 현상을 확인하지 못하였다.1) Pspice 결과 (순방향 바이어스)단계 1Vak (V)순방향 바이어스Id (mA)저 항 R(kΩ)단계 2Vak (V)역방향 바이어스Id (mA)저 항 R(kΩ)0.000959.0E-180.000-63.74E-241.0110.2160.0515.000-4.076-1.2272.0001.1321.76710.000-9.047-1.1053.0092.1051.4294.0003.0881.2954.9914.0661.2276.0005.0721.1838.0006.0501.3228.0007.0511.1359.0098.0561.11810.0009.0341.107: 이론 피스파이스 값들과 실제로 실험하여 측정한 값들과의 오차는 컸다. 1.8V 전에는 전류가 줄어들다가 1.8V 일 때 다시 높아진 후 줄어들었다.◎ 검토사항 및 논의 & 고찰1. 접합 다이오드는 어떤 조건 하에서 turn on 되는지 측정에서 얻어진 결과를 이용하여 살펴보고 그 이유를 논하라.접합 다이오드는 이론상으로는 0.7V 에서 turn on 이 된다고 배웠으나, 실험 결과 측정을 통해 얻은 데이터 상으로는 0.4V 에서부터 turn on 이 되어 전류가 흐르기 시작하였다. 이는 다이오드의 전위장벽(문턱전압)가 0.4V 정도이며, 이 보다 큰 입력전압을 걸어주었을 때 전류가 흐르면서 다이오드가 도통하게 됨을 뜻한다.2. 표 2에서 역방향 전류에 큰 변화가 있었는지 측정에서 얻어진 결과를 이용하여 살펴보고, 그 이유를 논하라.실험 결과 다이오드에 흐르는 전류는 입력전압이 0V ~ 60V 까지 모두 0mA 가 측정되었다. avalanche breakdown 현상이 발생하여 갑자기 큰 전류가 흐르게 된다는 이론과는 달리 큰 변화가 없었습니다. 이는 역방향 바이어스일때, 우리가 사용한 다이오드의 avalanche breakdown 현상이 일어나는 전압 레벨이 60V 보다 더 크다는 것을 알 수 있었습니다. 첫 실험에서 30V VDC 1개를 이용하여 측정하였으나, 전류가 0mA 가 나와서 다이오드의 avalanche breakdown 현상을 찾지 못했습니다. 그래서 재실험을 통해 30V VDC 2개를 +-,+- 로 서로 맞물리게 연결시켜서 60V 의 전압을 인가해 주었습니다. 그럼에도 불구하고 전류는 0mA 가 측정되었다. 그래서 그 다이오드로 다시 순방향 바이어스를 통해 실험한 결과 도통하는 것으로 보아 이 다이오드는 아직 파괴되지 않음을 알 수 있어 이 다이오드의 역방향 바이어스일 때의 avalanche breakdown point 는 60V 가 넘는다는 것을 알 수 있었습니다. 실험실 여건상 확인하지 못한 점이 많이 아쉬웠습니다.3. 다이오드 사용 시 순방향 바이어스와 역방향 바이어스의 제한 조건은 무엇인지 측정치를 참고로 하여 답하라.순방향 바이어스로 다이오드를 사용 시 다이오드의 문턱전압인 측정치 0.4V 이상의 전원을 인가해주어야 전류가 흐르며, 역방향 바이어스가 되었을 때 소수 캐리어에 의한 미소 전류가 어느 전압까지는 바이어스의 전압의 크기에 상관없이 일정하게 흐르다가 어느 정도의 전압 레벨(VRM) 이상으로 되면 전자 눈 사태 브레이크 다운 이라는 현상이 발생하여 갑자기 큰 전류가 흐르면서 다이오드가 파괴될 수도 있습니다. 그러므로 다이오드는 안전한 전압 레벨 내에서 사용되어야 합니다. 그러나 실험한 바로는 breakdown 현상이 일어나기 직전의 최대 역방향 전압을 구하지 못하였습니다. 순방향 바이어스에서는 문턱전압인 측정치 0.4V 이상의 전원을 인가받아야 하고, 다이오드 제조자에 의해 표시된 각기 다이오드의 최대 순방향 전압(VFM)과 전류(IFM), 최대 역방향 전압(VRM)으로 제한됩니다.

공학/기술| 2009.03.11| 6페이지| 1,000원| 조회(780)

전류, 접합다이오드특성, 접합다이오드, 역방향 바이어스, avalanche br..

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