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  • 선형레귤레이터 예비(Pspice simul)보고서
    선형레귤레이터 예비(Pspice simul)보고서
    실험8 예비보고서< 선형 레귤레이터 회로 >■ 실험목표Class A, Class B, Class AB 출력단의 기본 원리와 사용법을 익힌다.■ 실험이론개요출력단은 입력신호가 인가될때 그 결과로 생기는 컬렉터 전류파형의 모양에 따라 분류된다.이번 실험에서 알아볼 Class A, Class B, Class AB 출력단은 연산 증폭기와 오디오용 전력 증폭기의 출력단으로 사용된다.1. Class A OutPut Stage가장 보편적인 출력단으로 이미터 플로어이다, 이 회로는 피크 부하 전류보다 큰 전류로 바이어스 된다. 이미터 플로어 Q1이 트랜지스터 Q2에 의해서 공급되는 정전류 I로 바이어스 된다. 이미터 전류이기 때문에, 바이어스 전류는 반드시 부하전류 의 마이너스 최대값보다 커야할 것이다. 그렇지 않으면 Q1이 차단되고, 출력단은 동작하지 않는다.이미터 플로어의 전달특성은 다음과 같이 나타낼수 있다.여기서은 이미터 전류에 의존한다. 따라서 우리는이 결과적으로 부하전류에 의존한다는 것을 알 수 있다. 만일값이 이미터 전류가 10단위 변화할때마다 60mV씩변화하는 것을 무시한다면 포화전압의 그래프를 얻을 수 있다.선형 영역의 플러스 한계는 Q1의 포화에 의해 결정된다.마이너스 방향에서는 선형영역의 한계가와의 값에 의존하는 Q1의 차단에 결정되거나Q2의 포화에 의해서 결정된다.Class A 출력단은 정지상태(v0 = 0)에 있을때 최대전력을 소비한다. Class A출력단으로 얻을 수있는 최대 전력 변환 효율은 25%이다.2. Class B OutPut Stage이 회로는 둘다 동시에 도통되지 않도록 연결된 트랜지스터의 상보쌍으로 구성된다.입력전압가 0일 때, 두 트랜지스터는 모두 차단되고 출력전압는 0일 것이다.가 플러스 방향으로 증가하다가 약 0.5V보다 커지면 Q1이 도통되면서 이미터 플로어로 동작할 것이다. 이 경우는를 따르며, Q1이 부하 전류를 공급할 것이다. 그 동안 Q2가 도통되면서 이미터 플로어로 동작할것이다. 위와 마찬가지로는를 따를 것이다. 그러나 이 경우에는 Q2가 부하전류를 공급하고, Q1은 차단될 것이다.우리는 Class B 출력단의 있는 트랜지스터가 0전류에 바이어스되어 있고, 입력신호가 존재할 때에만 도통된다고 결론지을 수 있다. Class B회로는 push-pull로 동작한다. 즉가 플러스 일때에는 Q1이 부하쪽으로 전류를 밀어내고,가 마이너스일 때에는 Q2가 부하로부터 전류를 끌어 당긴다.3. Class AB OutPut Stage가 어떤 양만큼 플러스 쪽으로 증가하면 Q1의 베이스 전압도 같은 양만큼 증가할 것이고, 출력은 베이스 전압과 거의 같은 값으로 플러스 전압이 될 것이다.가 플러스이기 때문에,전류는을 통해 흐를 것이고, 이에 따라는 반드시 증가할 것이다.이 증가했기 때문에, 이에 상응하여도 증가할 것이다. 그러나 두 베이스 사이의 전압이로 항상 일정하기 때문에,의 증가는를 같은 양만큼 감소시키게 될 것이다. 따라서는 감소할 것이다.따라서이 증가하면, 같은 비율로가 감소하며 두 전류의 곱은 일정하게 유지될 것이다. 위의 식들을 이용하여에 대한을 구할수 있다.위의 설명을 바탕으로 출력전압이 플러스일 경우에는 부하 전류가 Q1에 의해서 공급되며, Q1은 이미터 플로어로 동작한다는 것을 알 수 있다. 한편 Q2에 흐르는 전류를 전적으로 무시할 수 있다.입력 전압이 마이너스일 경우에는 반대 현상이 나타난다.설계 부품1. Class A Output Stage■ 실험방법 및 시뮬레이션DC Biasa) 노드 S를 GND에 연결한다.b) 노드 A~E의 전압을 측정하고, Q1의 전류와 β를 구한다.Signal Operationa) R2=10kΩ, RL=10kΩ로 구성하고, 입력노드 S에 0.1 Vpp, 1kHz 삼각파형을 인가한다.b) 오실로스코프를 이용하여 노드 S, A, B의 전압을 측정하고, S to B 전압이득, A to B 전압이득을 구한다.c) 입력 amplitude를 증가시키면서, 입력 S와 출력 B의 peak 전압을 측정한다.d) 측정결과를 이용하여 입력과 출력의 관계를 그래프로 그리고, 출력이 포화할때의 입력과 출력전압 을 표시한다. 이 때, device의 β를 구한다.DC Bias회로 구성각 노드의 전압회로 구성Q1 전류각 노드의 전압과 Q1의 전류Q1전류(mA)Ib0.014Ic1.531Ie-1.545Node전압(V)A-0.136B-0.772C4.85D-4.21E-4.84Signal Operation회로전압SABNode전압(V)Vp+Vp-S0.05-0.05A-3.016-3.049B-3.659-3.692전압이득S to BVp+-73.18Vp-73.84A to BVp+1.213Vp-1.211c)입력 Amp를 증가시키면서, 입력 S와 출력 B의 peak 전압을 측정하시오.Vpp (V)S(Vp-) (V)B (V)1-0.5-3.8403-1.5-4.1716-3.0-4.6619-4.5-4.89010-5.0-4.890=> 출력전압 B는 입력전압 피크가 약 8.8V일때 포화된다.d) 측정결과를 이용하여 입력과 출력의 관계를 그래프로 그리시오.=> 입력 전압이 -4.365V일때 포화가 시작된다.마이너스 영역의 포화전압은 Q1의 차단이나 Q2의 포화에 의해서 결정된다.시뮬레이션에서는 플러스 출력의 포화가 나타나지 않았다.2. Class B Output Stage■ 실험방법 및 시뮬레이션DC Biasa) 노드 S를 GND에 연결하고 노드 B에 10kΩ의 부하저항을 연결한다.b) 노드 A~D의 전압을 측정하고, Q1의 전류와 β를 구한다.Signal Operationa) RL=10kΩ로 구성하고, 입력노드 S에 0.2 Vpp, 1kHz 삼각파형을 인가한다.b) 오실로스코프를 이용하여 노드 S, A, B의 전압을 측정하고, S to B 전압이득, A to B 전압이득을 구한다.c) 입력 amplitude를 증가시키면서, 입력 S와 출력 B의 peak 전압을 측정한다.d) 측정결과를 이용하여 입력과 출력의 관계를 그래프로 그리고, 출력이 포화할때의 입력과 출력전압 을 표시한다. 이 때, device의 β를 구한다.DC Bias회로전압회로전류Q1전류(pA)Ib-2.158Ic7.756Ie-5.498Node전압(V)A9.104nB1.515nC5.00D5.00Signal Operation회로전압SABNode전압(mV)Vp+Vp-S100-100A99.374-99.750B0.206-0.205전압이득S to BVp+-73.18Vp-73.84A to BVp+1.213Vp-1.211c)입력Amp를 증가시키면서, 입력 S와 출력 B의 peak 전압을 측정하시오.Vpp (V)S(Vp-) (V)B (V)0.4-0.2-2.832u1.0-0.5-31.36m2.0-1.0-0.4534.0-2.0-1.41310.0-5.0-4.35812.0-6.0-4.91713.0-6.5-4.93814.0-7.0-4.94716.0-8.0-4.96318.0-9.0-4.975=> 출력전압 B는 입력전압 피크가 약 5.8V일때 포화된다.d) 측정결과를 이용하여 입력과 출력의 관계를 그래프로 그리시오.=> 총 3구간의 포화구간이 존재한다.마이너스 영역 : 입력전압 -5.81V부터 포화dead band : -0.403V에서 0.403V 사이 구간에서 포화플러스 영역 : 입력전압 5.64V부터 포화입력 전압이 0V 근처일때 두 트랜지스터가 모두 차단되고, 출력전압은 0이된다.이 지점을 dead band라 하는데 크로스오버 왜곡을 일으킨다.3. Class AB Output Stage■ 실험방법 및 시뮬레이션DC Biasa) 노드 S를 GND에 연결하고 노드 B에 10kΩ의 부하저항을 연결한다.b) 노드 A~F의 전압을 측정하고, Q1, Q2의 전류와 β를 구한다.Signal Operationa) RL=10kΩ로 구성하고, 입력노드 S에 0.1 Vpp, 1kHz 삼각파형을 인가한다.b) 오실로스코프를 이용하여 노드 S, I, H의 전압을 측정한다.c) 입력 amplitude를 증가시키면서, 입력 I와 출력 H의 peak 전압을 측정한다.d) 측정결과를 이용하여 입력과 출력의 관계를 그래프로 그리고, 출력이 포화할때의 입력과 출력전압 을 표시한다. 이 때, device의 β를 구한다.DC Bias회로전압회로전류전류Q1(uA)Q2(uA)Ib6.379-4.956Ic634.02640.28Ie-640.39-635.34Node전압(V)A0.677B-0.679C0.065D-0.063E4.936F-4.937signal Operation회로전압SIHNode전압(mV)Vp+Vp-S82.188-84.600A83.276-81.067B83.276-81.067전압이득S to BVp+1.013Vp-0.958A to BVp+1Vp-1c)입력 Amp를 증가시키면서, 입력 S와 출력 B의 peak 전압을 측정하시오.Vpp (V)S(Vp-) (V)B (V)0.2-0.1-81.01m2.0-1.0-0.8206.0-3.0-2.48110.0-5.0-4.07612.0-6.0-4.31913.0-6.5-4.333=> 출력전압 B는 입력전압 피크가 약 5.8V일때 포화된다.d) 측정결과를 이용하여 입력과 출력의 관계를 그래프로 그리시오.=> 마이너스 영역 : 입력전압 -5.41V에서 포화시작플러스 영역 : 입력전압 5.31V에서 포화시작
    공학/기술| 2010.10.28| 16페이지| 1,000원| 조회(189)
    태그 전자회로실험, pspice, 선형 레귤레이터, A stage, B stage
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  • C측정회로 결과
    C측정회로 결과
    1. 설계의 목적Capacitor의 값을 모르는 상황에서 이 값을 측정하라.2. 설계 실험실험은 LM 555CN 소자를 이용하여 진행하였다.회로도실제 회로 구성사용한 캐패시터이 중 시뮬레이션을 수행한 10개의Capacitor를 이용해 실험 수행.① 회로도② 실험 절차1. 위의 회로도를 이용하여 회로를 그린다.2. C의 capacitor를 바꿔가며 주파수를 측정한다.3. 측정된 주파수를 이용하여 capacitor의 용량을 구한다,③ 실험 결과 및 계산ⓐ C = 10nF계산값시뮬레이션실제 실험주요 소자값주요 소자값capacitor : 103K->(10% 오차)주파수주파수오차오차CC오차오차2A103K는 10%을 오차율을 가진 10nF Capacitor이다. 실험을 통해 계산된 Capacitor는 10.625nF으로 6.25%의 오차를 가지고 있고, 이는 Capacitor의 고유 오차 범위내의 값이므로 정확한 Capacitor값을 구했다고 할 수 있다.ⓑ C = 100nF계산값시뮬레이션실제 실험주요 소자값주요 소자값capacitor : 2A104J->(5% 오차)주파수주파수오차오차CC오차오차2A104J는 5%을 오차율을 가진 100nF Capacitor이다. 실험을 통해 계산된 Capacitor는 100.717nF으로 0.717%의 오차를 가지고 있고, 이는 Capacitor의 고유 오차 범위내의 값이므로 정확한 Capacitor값을 구했다고 할 수 있다.ⓒ C = 1uF계산값시뮬레이션실제 실험주요 소자값주요 소자값capacitor : 1uF 전해, 오차 10%->(10% 오차)주파수주파수오차오차CC오차오차이번 Cpacitor는전해 Capacitor로서 10%을 오차율을 가지고 있다. 실험을 통해 계산된 Capacitor는 1.007uF으로 0.7%의 오차를 가지고 있고, 이는 Capacitor의 고유 오차 범위내의 값이고,와 매우 근사한 값을 가지고 있음으로 정확한 Capacitor값을 구했다고 할 수 있다.ⓓ C = 10uF계산값시뮬레이션실제 실험주요 소자값주요 소자값capacitor : 10uF 전해, 오차 10%->(10% 오차)주파수주파수오차오차CC오차오차이번 Cpacitor는전해 Capacitor로서 10%을 오차율을 가지고 있다. 실험을 통해 계산된 Capacitor는 9.294uF으로 10.76%의 오차를 가지고 있고, 이는 Capacitor의 고유 오차 범위외의 값이지만, 10%와 매우 근사한 값을 가지고 있음으로 비교적 정확한 Capacitor값을 구했다고 할 수 있다.ⓔ C = 22nF계산값시뮬레이션실제 실험주요 소자값주요 소자값capacitor : 2A223K->(10% 오차)주파수주파수오차오차CC오차오차2A223K는 10%을 오차율을 가진 22nF Capacitor이다. 실험을 통해 계산된 Capacitor는 22.469nF으로 2.132%의 오차를 가지고 있고, 이는 Capacitor의 고유 오차 범위내의 값이므로 정확한 Capacitor값을 구했다고 할 수 있다.ⓕ C = 220nF계산값시뮬레이션실제 실험주요 소자값주요 소자값capacitor : 2A224K->(10% 오차)주파수주파수오차오차CC오차오차2A224K는 10%을 오차율을 가진 220nF Capacitor이다. 실험을 통해 계산된 Capacitor는 216.294nF으로 1.394%의 오차를 가지고 있고, 이는 Capacitor의 고유 오차 범위내의 값이므로 정확한 Capacitor값을 구했다고 할 수 있다.ⓖ C = 2.2uF계산값시뮬레이션실제 실험주요 소자값주요 소자값capacitor : 2.2uF 전해, 오차 10%->(10% 오차)주파수주파수오차오차CC오차오차이번 Capacitor는전해 Capacitor로서 10%을 오차율을 가지고 있다. 실험을 통해 계산된 Capacitor는 2.276uF으로 3.455%의 오차를 가지고 있고, 이는 Capacitor의 고유 오차 범위내의 값이므로 정확한 Capacitor값을 구했다고 할 수 있다.ⓗ C = 22uF계산값시뮬레이션실제 실험주요 소자값주요 소자값capacitor : 22uF 전해, 오차 10%->(10% 오차)주파수주파수오차오차CC오차오차이번 Capacitor는전해 Capacitor로서 10%을 오차율을 가지고 있다. 실험을 통해 계산된 Capacitor는 22.469uF으로 2.105%의 오차를 가지고 있고, 이는 Capacitor의 고유 오차 범위내의 값이므로 정확한 Capacitor값을 구했다고 할 수 있다.ⓘ C = 47nF계산값시뮬레이션실제 실험주요 소자값주요 소자값capacitor : 473K->(10% 오차)주파수주파수오차오차CC오차오차473K는 10%을 오차율을 가진 47nF Capacitor이다. 실험을 통해 계산된 Capacitor는 28.42nF으로 3.021%의 오차를 가지고 있고, 이는 Capacitor의 고유 오차 범위내의 값이므로 정확한 Capacitor값을 구했다고 할 수 있다.ⓙ C = 470nF계산값시뮬레이션실제 실험주요 소자값주요 소자값capacitor : 2A474J->(5% 오차)주파수주파수오차오차CC오차오차2A474J는 5%을 오차율을 가진 470nF Capacitor이다. 실험을 통해 계산된 Capacitor는 474.47nF으로 0.951%의 오차를 가지고 있고, 이는 Capacitor의 고유 오차 범위내의 값이므로 정확한 Capacitor값을 구했다고 할 수 있다.ⓚ C = 4.7uF - Capacitor가 없어서 실험 불가ⓛ C = 47uF - Capacitor가 없어서 실험 불가실험 결과설계한 회로로부터 capacitor용량을 확인하였고, capacitor에 표시된 값과 실제 측정한 값, 그리고 오차율을 계산하여 아래와 같은 표를 구성하였다.C주파수(Hz)시뮬레이션(Hz)오차시뮬레이션C 계산오차실험(Hz)오차실험C 계산오차10nF960090305.94%10.6 nF6%90915.30%10.652nF6.52%100nF9609431.77%101.8 nF1.8%961.50.16%100.717nF0.717%1uF9695.40.625%1.01 uF1%96.150.15%1.007uF0.7%10uF9.69.560.42%10.04 uF0.4%10.428.54%9.294uF10.76%22 nF436340008.32%24.0 nF9.01%43101.215%22.469nF2.132%220nF436.34320.98%222 nF0.91%446.42.385%216.294nF1.394%2.2uF43.6343.40.53%2.21 uF0.45%42.552.475%2.2276uF3.455%22uF4.3634.350.30%22.07 uF0.32%4.2372.887%22.469uF2.105%47nF204620002.25%48 nF2.12%20002.25%48.42nF3.021%470nF204.62021.27%475.2 nF1.11%204.10.244%474.47nF0.951%- Capacitance시뮬레이션에서 평균 오차율 : 2.312%실제 실험에서 평균 오차율 : 3.176%3. 설계 고찰실험결과 대부분의 측정된 capacitor의 용량은 각 capacitor에 표시된 값에 거의 일치하였다. 대부분의 실제 capacitor의 용량은 오차율이 10% 내로 존재하도록 만들어진다. 또한 특별히 오차가 큰 경우가 아니라면 대부분의 capacitor는 표시된 값 부근에 거의 존재한다. 따라서 capacitance를 측정하는 회로의 정확도는 측정된 값과 표시된 용량 값과의 오차율을 계산하여 오차율을 기준으로 측정회로의 정확도를 평가할 수 있을 것이다. 평균적인 오차율은 3.176%로 대부분 비교적 정확하게 capacitor 용량이 측정되었다. capacitor가 제작될 때부터 대량 생산되기 때문에 capacitor에 표시된 값과 실제 가지는 값은 다르며 오차율 범위 내에서 실제 값이 존재한다. 따라서 설계한 회로로 측정한 capacitor용량이 오차율 범위 내에 있다면 거의 정확한 capacitor값을 갖는 것으로 결론지을 수 있다. 실험 결과값들이 오차율 안에 대부분 존재하므로 거의 정확하게 capacitor값들이 측정되었다고 분석할 수 있다. 결론적으로 이번에 설계한 C 측정회로는 비교적 정확하게 미지의 capacitor의 용량을 확인할 수 있는 회로라고 결론지을 수 있다. 오차율도 표시된 값의 10%내로 존재하였으며 특별한 간섭이나 주변의 영향 없이 555타이머의 발진주파수만 가지고 간단하게 회로를 구성하고 capacitor를 확인할 수 있었기 때문이다.
    공학/기술| 2010.10.28| 12페이지| 1,000원| 조회(199)
    태그 c, 설계, 전자회로실험, 캐패시터, 측정 회로
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