전자회로실험 트랜지스터의 스위칭 동작 실험 (PSpice 첨부) 레포트

소개글

전자회로실험 트랜지스터의 스위칭 동작 실험 (PSpice 첨부) 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목표

2. 관련이론
2-1 기초 이론
2-2 소개
2-3 소자(부품) 소개

3. PSpice 시뮬레이션
3-1 시뮬레이션 준비물
3-2 시뮬레이션 과정
3-3 시뮬레이션 결과

4. 실험
4-1 실험 준비물
4-2 실험 과정
4-3 실험 결과

5. 참고문헌

본문내용

한다. Q2의 출력 전압은 떨어지고 LED는 꺼지게 된다.
④ Vin이 최소가 되도록(0V) 전압계를 조정한다. Q1 OFF된 후 LED는 ON 될 것이다. Vin과 Vout을 측정한 후 기록한다. LED를 지켜보는 동안 Vin과 천천히 증가하는 Vin을 관찰한다. 이 때 LED의 상태가 “흐릿한” 상태는 관찰할 수 없을 것이다. 이것은 입력 전압이 증가되었을 때 갑자기 OFF 상태가 될 것이다. LED가 OFF로 전환될 때 Vin과 Vin을 측정하여 기록한다. Q2를 지시하는 출력 전압은 포화상태이거나 차단상태임에 주의한다.
※ 전자회로실험 P.54 그림 7-3
⑤ 그림 7-3에 나타난 회로는 입력상의 노이즈에 민감하다. 이것을 보상하기 위한 회로를 그림 7-4에 나타내었다. 그림 7-3의 회로에 330Ω의 저항을 첨가하여 그림 7-4의 회로를 구성한다. 그림 7-4 회로의 특징은 다음과 같다.
공통 에미터 저항은 역전압을 올릴 것이다. 또한 두 트랜지스터의 다른 포화전류로 인하여 역은 출력이 포화되었을 때와 출력이 차단되었을 때가 다르게 될 것이다.
※ 전자회로실험 P.54 그림 7-4
⑥ Vin이 최소가 되도록 전압계를 조정한다. LED는 ON 상태이어야 한다. Vin과 Vout을 측정하여 기록한다. Vout을 측정하여 보면 그림 7-3의 회로에서 보다 높게 나타날 것이다. (하지만 트랜지스터는 여전히 포화되어 있다.) Vin을 천천히 증가시키면서 Vin을 관찰하면서 upper threshold를 측정한다. LED가 갑자기 꺼지는 것을 보게될 것이다. 이 상태의 전압이 upper threshold 전압이다. 이 전압을 기록한다. 다음에는 Vout을 측정하고 트랜지스터가 차단 상태임을 확인한다. 천천히 Vin을 감소시킨다. LED는 전압을 많이 낮추기 전까지는 현재 상태를 그대로 유지하고 있음에 주목한다. LED가 ON 될 때의 전압이 lower threshold 전압이다. 이 전압에서의 Vin을 기록한다.
4. PSpice 시뮬레이션 회로도
※ 그림 7-2의 회로도
※ 그림 7-2의 VCE 결과
※ 그림 7-2의 IC 결과
※ 그림 7-3의 회로도
※ 그림 7-3의 VCE 결과
※ 그림 7-3의 IC 결과
※ 그림 7-4의 회로도
※ 그림 7-4의 VCE 결과
※ 그림 7-4의 IC 결과
5. 데이터 시트
※이번에 사용한 소자는 트랜지스터 2N3904입니다.
6. 실제 실험 결과
파라미터
계산값
측정값
VCE(cutOFF)
12V
10.4V
VCE(sat)
0V
0.05V
VRC(sat)
12V
9.9V
Isat
12mA
9.9mA
※ 그림 7-2의 표 7-1 결과
※ 왼쪽은 VCE(cutOFF) 측정값, 오른쪽은 VCE(sat) 측정값 사진입니다.
※왼쪽은 VRC(sat) 측정값, 오른쪽은 Isat 측정값 사진입니다.
파라미터
측정값
Vin(LED ON)
0V
Vout(LED ON)
0.05V
Vin(threshold)
0.9V
Vout(threshold)
10.5V
※ 그림 7-3의 표 7-2 결과
※ 왼쪽은 Vin(LED ON) 측정값, 오른쪽은 Vout(LED ON) 측정값 사진입니다.
※ 왼쪽은 Vin(threshold) 측정값, 오른쪽은 Vout(threshold) 측정값 사진입니다.
파라미터
측정값
Vin(LED ON)
3mV
Vout(LED ON)
2.7V
Vin(upper threshold)
2.9V
Vout(upper threshold)
10.5V
Vin(lower threshold)
0.29V
Vout(lower threshold)
0.14V
※ 그림 7-4의 표 7-3 결과
※ 왼쪽은 Vin(LED ON) 측정값, 오른쪽은 Vout(LED ON) 측정값 사진입니다.
※ 왼쪽은 Vin(upper threshold) 측정값, 오른쪽은 Vout(upper threshold) 측정값 사진입니다.
※ 왼쪽은 Vin(lower threshold) 측정값, 오른쪽은 Vout(lower threshold) 측정값 사진입니다.
※ 실험 결과 설명
- 우선 이번 실험은 가변저항, 그리고 LED를 이용한 트랜지스터의 이상적인 스위칭 작용을 알아보는 실험이다.
- VCE는 트랜지스터의 콜렉터(C)와 에미터(E) 사이의 전압을 재는 것이고, VRC는 저항과 트랜지스터의 콜렉터(C) 사이의 전압을 재는 것이며, LED ON은 말 그래도 LED가 켜진 상태일 때의 값, threshold는 LED가 켜져있다가 꺼지는 타이밍 때의 값을 의미하며, upper threshold는 LED가 꺼지는 최대의 타이밍, lower threshold는 LED가 커져있을 때의 최소 전압을 의미한다.
- 이번 실험의 관건은 회로도를 보고 가변저항을 정확하게 연결할 수 있느냐, 또 가변저항의 사용 방법을 완벽히 숙지하고 있느냐, 그리고 가변저항을 잘 조절하여 꺼지는 타이밍 즉, threshold에 대해 잘 이해하고, 그것을 잘 맞출 수 있느냐였다.
그 결과, 가변 저항은 총 3개의 다리가 있는데, 이 중 핵심은 가운데 다리로, COMFORT라고도 부른다고 한다. 여기서 전류가 인가되며, 나머지 양쪽 다리는 각각 접지 또는 VCC로 인가시키면 된다는 사실을 확실히 인지하였다.
또한, VIN을 잴 때에는 가변저항의 가운데 다리에는 +를, 양쪽 다리 중 접지 다리에는 -를 인가시켜야 한다는 사실 또한 인지하였다.
- 다행히 우리 조는 위 3개 사항을 모두 숙지하여 완벽히 끝냈고 만족스러운 결과를 냈지만 역시나 오차는 존재할 수 밖에 없었다.
나는 오차의 이유를 크게 2가지로 보았다. 첫째는 threshold, 그리고 둘째는 LED의 색이다.
첫째 threshold 같은 경우, 우리 조가 아무리 미세하게 가변 저항을 조절한다고 한들, 꺼지는 타이밍이나, 꺼지는 최대 타이밍을 이론적으로 정확하게 맞추기는 쉽지 않았다.
또한 둘째 LED의 색 같은 경우, 조교님께 따로 질문 드린 결과, LED의 색마다 인가되는 전류의 값이 다르므로 오차가 난다는 답변을 얻을 수 있었다.
8. 참고문헌
전자회로실험 P.52~58
데이터 시트 검색엔진 https://www.alldatasheet.co.kr/

키워드

Pspice,   기초전자실험,   전자회로실험,   트랜지스터,   스위칭 동작