전자공학실험2 7장 2009037406 최광호

소개글

전자공학실험2 7장 2009037406 최광호에 대한 보고서 자료입니다.

목차

7.1 목적
7.2 해설
7.3 예비문제
7.5 실험 내용
7.5 실험분석
7.6 연습문제
실험 후 느낀 점

본문내용

이 정지되기 직전의 점에서 가변 저항기를 고정시킨다. 즉 발진에 필요한 최소이득을 주도록 가변 저항기를 조정하여야 한다.
(4) 발진 주파수를 측정하고, 출력파형을 기록한다.
(5) 가변 저항기를 회로로부터 분리한 후, 옴미터를 사용하여 가변 저항기의 저항 를 측정하라. 그리고 옴미터를 사용하여 저항을 측정하라. 측정된 3개의 저항치임 10㏀, 18㏀, 를 식 (7.3)에 대입하여 발진에 필요한 임계 이득 를 계산하라.
(6). 측정된 3개의 저항치와 식 (7.5)를 이용하여 발진주파수 를 계산하고, 이를 측정치와 비교하라.
7.5.2 윈-브리지 발진기 (리미터 있는 경우)
(1) 그림 7.8의 회로를 구성하고 출력 단자(연산 증폭기 6번 핀)에 오실로스코프를 연결하라. 10:1 프로브를 사용한다.
(2) 실험 1의 2부터 4까지 반복 수행하라.
(3) 오실로스코프를 XY 모드로 전환한 후에, 그림 7.4(b)에 보인 전달곡선을 측정하라. 출력 전압 , 와 이득 , 를 각각 측정하라.
7.5 실험분석
7.5.1 윈-브리지 발진기 (리미터 없는 경우)
(1) 회로도
(리미터가 없는 윈-브리지 발진기 회로)
(2) 발진 확인하기
(CH1 1mV/div, 가로0.2ms/div)
▶ 발진이 정지되기 직전의 모습
(3) 회로에 사용한 저항값 측정
, ,
(4) 발진주파수 측정치, 계산치 비교
▶ 발진주파수 측정치
▶ 발진주파수 계산치
▶ 상대오차 1.84%
7.5.2 윈-브리지 발진기 (리미터 있는 경우)
(1)회로도
(리미터가 있는 윈-브리지 발진기 회로)
(2) 발진 확인하기
(CH1 1mV/div, 가로0.2ms/div)
▶ 발진이 정지되기 직전의 모습
▶ 리미터가 없는 실험의 파형보다 조금더 부드럽고 왜곡이 거의 없다.
(3) 회로에 사용한 저항값 측정
, ,
(4) 발진주파수 측정치, 계산치 비교
▶ 발진주파수 측정치
▶ 발진주파수 계산치
▶ 상대오차 1.84%
▶ 리미터가 없는 회로와의 주파수 결과는 차이점이 없다.
(5) 측정
(CH1 0.5V/div, CH2 5mV/div, 가로 0.2ms/div)
▶ CH1은 10:1, CH2는 1:1 프로브를 사용하였다.
XY모드 전환
▶ 입력과 출력의 선형관계가 아닌 원형의 관계로 나타났다.
▶ 이런 오차의 원인으로 첫째는 위에 dual모드에서 볼 수 있듯이 의 위상차 때문이다. 위상차가 생기면 값에 매칭 되는 값이 두 개가 된다. 그래서 두 전압 값이 일대일매칭이 되지못해 그래프가 직선이 아닌 원형모양이 나오게 된 것이다.
▶ 둘째는 값이 완벽하게 정현파로 나타나지 못하고 파형이 왜곡됨을 알 수 있다. 이로 인해서 두 전압 값의 매칭에 문제가 생긴 것이다.
(6) 윈-브리지 리미터 동작에 대한 설명
출력 전압 가 구간 와 사이에 있는 경우 증폭기의 이득은 임계 이득보다 크고 그 나머지 구간에서는 임계 이득과 같도록 설계되어 있다.
이 회로를 이해하기 위해서는 상기의 설명처럼 출력 전압의 크기로 회로 동작을 세 부분으로 나누어야 한다. 즉 ① 구간, ② 구간, ③ 구간으로 구분한 후에 각 구간에서의 동작을 조사하면 된다.
① 구간
출력 전압 는 작은 값이며 이는 곧 입력 전압 역시 작은 값임을 의미한다. 출력 전압이 작기 때문에 전압 은 양의 값, 그리고 전압 은 음의 값을 갖는다. 그러므로 두 개의 다이오드 모두는 차단(Off)된다. 이 때 이득은 다음과 같다.
전압 과 은 직류전원 와 출력 전압 와의 중첩에 의해서 결정되므로 중첩의 원리를 적용하면 다음과 같다.
,
② 구간
출력 전압이 음의 값으로 점점 증가하면, 차단(Off)된 다이오드 이 도통(On)되는 시점이 생기며 이때의 출력 전압을 라고 표기한다. 그리고 일 때, 라고 한다. 즉 이 구간에서는 은 도통되고 는 차단된다. 여기서 과 이득은 다음과 같다.
,
③ 구간
그림 7.4(a)에서 출력 전압이 양의 값으로 점점 증가하면, 차단(Off)된 다이오드 가 도통(On)되는 시점이 생기며 이때의 출력 전압을 라고 표기한다. 여기서 와 이득은 다음과 같다.
,
상기의 회로 동작으로 위으 그림과 같은 전달곡선이 얻어진다.
7.6 연습문제
1. 발진기의 출력에는 기본파 외에 고조파가 나타난다. 그러나 식 (7.2)를 만족하는 발진기의 출력에는 고조파 성분이 거의 포함되지 않는다. 그 이유를 설명하라.
⇒
그림과 같이 이득이 A(f)인 증폭기에 정귀환 feedback을 하면,
이때 분모 = 0을 만족하면 전체이득이 무한대가 이때는 Xs가 없어도 1-A(f)β(f) = 0을 만족하는 주파수가 발진하게 된다. A(f)β(f) = 1만족시키려면 |A(f)β(f)|=1 이고, 위상이 0° 이어야 하는데 주파수가 변하면 또 그 주파수에서도 만족해야 한다.
그러나 증폭기와 궤환 회로 자체가 주파수의 함수이기 때문에 현실적으로 이런 경우는 거의 없다. 이는 식 (7.2)의 발진조건을 만족하며 발생된 출력신호에는 고조파가 거의 없는 단일주파수 성분만이 포함된다는 의미이다. 발진조건식 (7.2)를 ‘바크하우겐의 발진조건’이라 한다.
2. 식 (7.3)과 (7.5)를 유도하라.
⇒ 식(7.3) :
⇒ 식(7.5) :
3. 식 (7.6)을 이용하여 그림 7.3에 보인 근 궤적도를 그려라.
⇒
4. 임계이득 식인 (7.11)을 유도하라.
⇒ 구간에서
차단 도통 and , 병렬 →
실험 후 느낀 점
지난주 실험과 연관된 것 인줄 알아서 정말정말재미있는 연산증폭기실험이라고 생각했는데 아니어서 무서웠다....ㅠ 전자회로 시간에도 아직 배우지 않아서 회로도 익숙하지 않고 이론도 잘 이해되지 않아 어떤 것을 하는 회로인지 파악하는데 까지 많은 시간이 걸렸다. 책보면서 회로를 만들고 오실로스코프화면에 나온 결과를 보면서 교수님께 하나하나 물어서 이해를 하였다. 그런데 매번 실험 때마다 우리조가 사용하는 장비는 전부다 불량이다ㅠ.ㅠ 이번에도 회로도 올바르게 빠르게 만들었는데 결과가 나오지 않아서 회로를 몇 번이나 다시 만들었다. 그래도 같은 상황이 반복되어 확인해보니 장비문제였다. 다음 실험 때는 장비 문제없이 바로 실험결과를 얻을 수 있으면 좋겠다. 힘들당 ㅠ.ㅠ

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