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캐패시터의 리플전압과 제너다이오드를 이용한 잡음 제거 실험

실험의 목적정류 다이오드를 사용하여 다이오드의 기능을 이해하고 회로상에서 다이오드의 역할및 기능을 이해하고 이를 실험과 시뮬레이션을 통해 확인한다. 또 커패시터및 저항을 거쳤을 때의 전압의 변화를 시험및 시뮬레이션을 통해서 확인한다.실험의 절차아래와 같은 회로를 구성하고 이론적인 배경을 숙지한 뒤 계산해서 구한값과 Pspice 시뮬레이션값및 Transformer 및 커패시터 저항 순으로 전압을 측정한값을 비교 분석한다.실험내용1 Transformer의 2차 피크 전압을 계산하라.일차 전압: 220v권선비 16.71225:1vv측정값= 18.7v오차가 거의 없는 것을 볼수 있었다Pspice의 시뮬레이션 결과는 다음과 같다역시 이론값및 실험값과 비슷한 결과값(18,7v)이 나온것을 볼 수 있었다.2. capacitor 양단의 피크 전압과 리플전압을 계산하라.좀더 정확한 실험을 하고자 커패시터를 220uF와 330uF를 번갈아 가며 실험을 했었다.①(220uF 일때)커패시터 C1에 걸리는 전압은 2차 피크 전압이 다이오드를 2번 거치므로 1.4v 의 전압강하가 일어난다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.= 18.62 - 1.4 = 17.22vVripple = I / fcf = 120 Hzv오실로 스코프의 측정값 = 1.78v약0.08v의 오차가 있는 것으로 보인다.커패시터의 DC성분의 전압을 계산해보면 다음과 같다.vPspice 시뮬레이션 결과는 다음과 같다. 눈에 띄게 리플을 볼 수 있다.시뮤레이션 결과값도 보이는 것과 같이 약간의 오차는 존재하지만 비슷한 결과값을 보이는 것을 알 수 있다. 그림에서 동그라미 친 부분을 보면 직류가 아닌 캐패시터의 잡음이 섞여 있습을 볼 수 있다. 이를 리플이라 한다.실제 측정한 값은 아래 보이는 값과 같다.실험을 통해서 리플이 존재하는 것을 볼 수 있었고 그 결과 값도 계산해서 얻은 값 1.7v와 실제 측정해서 얻은 값 1.78v 와 거의 일치하는 것을 볼 수 있었다.② 330uF 일때= 18.62 - 1.4 = 17.22vVripple = I / fcf = 120 Hz,v오실로 스코프 측정값 = 1.232v약 0.096v정도 오차가 있음을 알 수 있다.vPspice 시뮬레이션 결과는 다음과 같다. 리플이 조금 보인다.시뮤레이션 결과값도 보이는 것과 같이 약간의 오차는 존재하지만 비슷한 결과값을 보이는 것을 알 수 있다. 위의 실험보다 동그라미 친 부분에서 보는 봐와 같이 리플이 있음을 확인할수 있다. 하지만 220uF을 이용한 실험 보다 훨씬 리플이 감소 했음을 볼 수 있다.실제 측정한 값은 아래 보이는 값과 같다.계산해서 얻은값 1.136v와 실제로 실험에 의해서 구한 값 거의 유사한 값이 나왔다는 것을 볼 수 있었다. 그리고 220uF으로 실험할 때 보다 리플이 작아졌다는 것을 알 수 있었다. 이는 캐패시터 용량이 커질수록 리플이 작아진다는 것을 알 수 있게 했다.3. 1K 부하 저항에서의 부하 전압과 리플전압을 계산 하라.R3->1k1K 부하저항의 부하전압은 앞의 제너다이오드 10v와 병렬로 연결되어 있으므로 10v이다.그리고 리플전압은 제너다이오드의 영향으로 앞의 고전압은 흐르지 못하고 또 캐패시터의 충 방전시 남아 있는 주파수 성분의 잡음도 제거 되기 때문에 리플전압은 0이다.Pspice 시뮬레이션 결과는 다음과 같다. 리플이 전혀없다.시뮬레이션 결과 역시 잡음성분이 제거된 직류성분만 존재하는 것을 보여준다.실제로 측정한 값은 아래와 같다실험결과 역시 리플이 없음을 명확히 부여준다.실험후기캐패시터는 충,방전시 주파수 성분의 잡음을 발생시키는데 이를 리플이라한다. 2번 실험시 리플현상을 눈으로 확인 할 수 있었다. 2번 실험시 캐패시터 용량을 바꾸어서 실험 해본결과 캐패시터 용량이 커질수록 리플현상이 감소하는 것을 알 수 있었다. 3번 실험은 우선 제너다이오드의 역할을 확인 해 볼 필요가 있는데 그 기능을 간단히 설명하자면 일정전압 이상이 걸리면 CUT 하는 제너의 특성을 이용하여 릴레이나 모터를 구동할시 리액터에 의하여 발생하는 역기전력에 의한 이상 전압을 CUT 하여 구동용 반도체 소자를 과전압 으로부터 방지하는 용도로도 쓰이고 전원 라인등의 펄스성 노이즈를 제거하는 용도, 즉 서지 흡수용으로 쓰이는데 대표적인 서지흡수 소자인 TNR 이나 ZNR 은 내부적으로 ZD 2개를 맞붙여 놓은것으로 양방향 으로의 이상전압을 CUT 하게 된다. 이번 실험에서 일정 전압이상(10v)흐르지 못하도록 하는 용도와 펄스성 노이즈를 제거하는 목적으로 사용이 되었다. 그리하여 3번 실험에서 리플현상이 제거된 것을 눈으로 확인 할 수 있었다. 마지막 오스실 스코프 파형에서 리플이 없는데도 pk-pk값이 300mv로 나온것은 계측기 자체의 오차라고 볼수있다 실제로 오실로 스코프 를 가만히 두어도 300mv이상의 값을 볼 수 있다. 그리고 계산값과 실제 측정값은 다소 차이가 있는데 이는 계측기 자체의 오차와 다이오드및 캐패시터 저항등의 허용 오차가 존재함으로 다소 오차가 발생하는 것을 볼 수 있었다. 하지만 오차량이 미미하기 때문에 실험과 계산값이 일치 한다라고 볼 수 있다.

공학/기술| 2005.04.15| 6페이지| 1,000원| 조회(4,567)

다이오드, 제너다이오드, 정전압, 캐패시터, 리플전압

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