기초전자실험 with PSpice RLC 회로와 공진 레포트

소개글

기초전자실험 with PSpice RLC 회로와 공진 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목표

2. 관련이론
2-1 기초 이론
2-2 소개

3. PSpice 시뮬레이션
3-1 PSpice 시뮬레이션 회로
3-2 PSpice 시뮬레이션 결과

4. 느낀점

5. 유의사항

6. 참고문헌

본문내용

실험 회로도는 매우 유사하였고, 다른 점은 첫 번째 실험은 회로가 저항, 인덕터, 커패시터가 직렬로 연결된 회로였고, 두 번째 실험은 회로가 저항, 인덕터, 커패시터가 병렬로 연결된 회로였다. 그러한 회로도를 이용하여, RLC 직렬회로와 RLC 병렬회로의 특징들을 실험으로 알아보는 것에 목표를 두었다.
첫 번째 실험은 RLC 직렬회로 실험으로서, 주파수를 1~10[KHz]로 바꾸어가면서, 가 최소가 되는 주파수 즉, 공진주파수를 정확히 측정해보고, 공진주파수에서 교류전원을 각각 -2[KHz], +2[KHz]을 하여 과의 파형을 오실로스코프로 관찰하는 실험이었고, 두 번째 실험은 RLC 병렬회로 실험으로서, 이번에는 주파수는 1~5[KHz]로 바꾸어가면서, 전류 가 최소가 되는 주파수 즉, 병렬회로에서의 공진주파수를 구해내어서, 공진주파수에서 교류전원을 각각 -2[KHz], +2[KHz]을 하여 그 때의 각각 과 를 측정하여 대소 관계를 알아보는 실험이었다.
이제는 꽤 교류실험을 여러 번 진행해봐서 그런지, 지난주와 비교하여, 교류 전원을 다루는 나의 모습이 제법 능숙해졌다는 것을 느낄 수 있었다. 나는 이번 실험에서 두가지가 관건이라고 생각하였다. 첫 번째는 단위의 개념에 대해 확실히 인지하고 있어야 한다는 점과, 두 번째는 오실로스코프를 제대로 작동하고, 우리가 파형을 보고자 하는 구간을 확실하게 인지하고 있어야 한다는 점이었다.
이번에 공진주파수의 이론값을 계산할 때의 식인 을 계산할 때, L과 C의 값에 대입을 할 때 단위를 통일해서 계산을 해주어야 했고, 결과적으로는 여기에 쓰인 L은 10[mH]이므로 0.01[H]로, 여기에 쓰인 C는 0.1[uF]이므로 0.000001[F]로 계산해야 했기에, 단위를 통일하여 계산할 때 단위의 개념에 대해 확실히 인지하여 헷갈리는 일이 없도록 하는 것이 매우 중요했다.
또한, 교재에 나와 있는 오실로스코프와 실제 우리가 실험에 사용한 오실로스코프의 종류가 달라, 버튼과 화면 구성도 달라서 더욱이 이번 실험은 우리가 실험에 사용한 오실로스코프를 잘 다루는 것이 매우 중요하였고, 각 실험마다 인가하는 교류전원과 그것이 구형파인지 정현파인지, 또한 그 파들이 인가하는 Vpp도 조금씩 달라서 집중력이 많이 요구되었다.
끝으로, 지난 실험인 ”RC 및 RL 직렬회로“와 ”RC 및 RL 병렬회로“와 비교하였을 때, 처음 보는 ”공진주파수“라는 개념이 생겨나 조금 생소하여 다소 어렵게 느껴진 실험이었다. 더구나 나는 이 실험에서, 아직 내가 많이 부족하다는 것을 느꼈다. 나는 여태까지 실험들을 충실히 수행해오면서 나의 실력이 많이 늘었구나, 많이 능숙해졌구나 라는 생각이 들었는데, 아직 오실로스코프의 버튼을 이용하여 내가 원하는 창을 띄우는 것에 어려움을 겪었고, 오실로스코프로 내가 원하는 구간의 파형을 보고싶을 때, 그라운드를 잡는 법 또한 어려웠다. 그 과정에서, 조교님의 도움을 받았는데, 조교님의 한 번에 그것도 혼자서 느리지 않고 서두르시지만 실수 없이 정확하게 그 화면을 띄우시는 모습을 보고, 아직 내가 많이 노력해야겠다는 생각이 들었고, 조교님께서 교류전원 (-)단자에 그라운드를 잡는 것이 제일 안정적이라고 조언을 해주셔서 뿌듯한 느낌도 들었다.
다음 실험에는 조금 느리더라도 조교님의 도움을 받지 않고 내 손으로 직접 서두르지만 정확하게 회로 구성을 완료하고, 오실로스코프도 정확히 조작해야겠다고 다짐했다.
5. 유의사항
- 커패시턴스는 [F](패럿)을 단위로 사용한다. 하지만 1[F]는 실제로 사용하기에는 너무 큰 단위이므로 1[μF]을 주로 사용한다.
- 전해 커패시터는 극성을 잘못 연결하거나, 정격전압을 넘는 전압이 걸리면 터질 수 있으므로 주의해야 한다.
- 커패시터 전압이 증가할 때 커패시터 전류는 오히려 감소하는데, 이는 커패시터가 가진 특유의 저항 특성 때문이다.
- 충전 시의 시정수는 커패시터가 인가된 전압의 63.2% 수준으로 충전될 때까지 걸리는 시간으로 정의된다. 방전 시의 시정수는 최대로 충전된 커패시터에서 충전 전압의 63.2%가 떨어지는 데 걸리는 시간으로 정의된다. 이는 커패시터 전압이 충전 전압의 36.8% 수준으로 떨어질 때까지 걸리는 시간이다.
- 오실로스코프에 따라서는 전압차와 시간차가 동시에 표시되지 않을 수 있다. 이 경우에는 커서 메뉴에서 ‘진폭’을 선택한다. 그러면 화면에 수평 방향의 커서 두 개가 표시된다. 각각의 커서는 위와 마찬가지로 메뉴 선택버튼과 범용 다이얼으로 위치를 조절할 수 있다. 먼저 ‘커서2’를 파형의 시작점에 놓는다. 이어서 커서 간의 전압차가 6.32[V]가 되도록 ‘커서1’의 위치를 조정한다. 다음으로 파형을 좌우로 움직여 ‘커서1’과 파형의 교차점을 오실로스코프의 수직 좌표축과 일치시킨다. 다음으로 커서 메뉴를 ‘시간’으로 바꾸고, ‘커서1’을 이 증가하기 시작하는 곳에 놓는다. 이어서 ‘커서2’를 오실로스코프의 수직 좌표축과 일치시키면 시정수를 측정할 수 있다.
- 매우 짧은 시간 동안 큰 진폭을 나타내는 전압이나 전류의 단일 파형을 ‘임펄스(Impulse) ’라고 한다.
- ≫ R의 조건이 주어지려면 커패시터 C의 용량이 작고, 회로의 주파수가 낮아져야 한다. 주파수가 낮아지면 의 미분항 가 에 비해 상대적으로 작아진다. 따라서 이를 무시할 수 있다.
- ≪ R의 조건이 주어지려면, 인덕터 L의 용량이 작고 회로의 주파수가 낮아져야 한다. 주파수가 낮아지면 의 미분항 가 에 비해 상대적으로 작아진다. 따라서 이를 무시할 수 있다.
- ≪ R 의 조건이 주어지려면, 커패시터 C의 용량이 크고 회로의 주파수가 높아져야 한다. 주파수가 높아지면 의 미분항 에 비해 가 상대적으로 작아진다. 따라서 를 무시할 수 있다.
- 실험으로 임피던스를 구하려면, 멀티미터로 전류를 측정해야 한다. 오실로스코프는 전류는 측정할 수 없고, 전압의 경우에만 첨두치와 실효치를 측정할 수 있기 때문이다.
- 이 0보다 크려면, 을 만족시켜야 한다. 따라서 이 된다. 전류는 리액턴스에 반비례하므로 이 된다.
6. 참고문헌
- 기초전자실험 with PSpice
P. 272 - 285

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PSpice,   기초전자실험,   전자,   전기,   공대,   회로,   실험,   RLC,   공진