직렬 RLC회로의 주파수 특성

소개글

직렬 RLC회로의 주파수 특성에 대한 보고서 자료입니다.

목차

2, 제목 : 실험(17) 직렬 RLC회로의 주파수 특성
실험(18) 직렬 RLC 공진회로
3. 목적
4. 사용기기 및 부품:
5. 모의 실험:

본문내용

기초회로실험
사전보고서
1.
2. 제목: 실험(17) 직렬 RLC회로의 주파수 특성
실험(18) 직렬 RLC 공진회로
3. 목적: 직렬 RLC회로에서 주파수 변화에 따른 임피던스와 전류의 변화를 살펴본다.
직렬 RLC회로의 공진 주파수를 실험을 통하여 구한다.
직렬 RLC회로의 Q와 주파수 특성을 이해한다.
Q와 반전력점의 주파수 폭을 이해한다.
4. 사용기기 및 부품:
신호 발생기 -1-
디짙러 멀티미터 -1-
오실로스코프 -1-
인덕터 : 8H, 30mH
커패시터 : 0.1㎌, 0.001㎌, 0.0047㎌, 0.01㎌
저항 : 4700 , 1 , 10 , 47 , 100
5. 모의 실험:
(실험17)
(1) 신호 발생기와 오실로스코프의 전원을 차단하고 직렬 RLC 실험 회로를 구성하라. 신호 발생기와 오실로스코프를 켜고 신호 발생기의 주파수를 150Hz로, 전압은 1V로 유지하라
** 주파수 응답곡선
-> 공진 주파수는 177.646Hz이다.
** 주파수에 따른 임피던스 곡선
(실험18)
(1) 신호 발생기를 끈 상태로 그림의 직렬 RLC 실험 회로를 구성하라. 이 때 RLC 값을 변화시켰을 때의 공진주파수를 각각 구하여라.
* C=0.001uF일 때의 공진 주파수, 30.001kHz
* c=0.0047uF일 때의 공진 주파수, 14.001kHz
* c = 0.01uF일 때의 공진 주파수, 10.001kHz
(2) 신호 발생기를 끈 상태로 그림의 직렬 RLC 실험회로를 구성하라, R값의 변화에 따른 공진 주파수를 구하여라.
when R=10 , L=30mH, C=0.01uF, 공진 주파수 10.001k
* R값의 변화에 따른 공진 주파수의 변화는 없었다. 항상 10.001kHz가 공진 주파수가 되었다.
실험에서 어떻게 나오는지 궁금하다.
-R=10 에서의 V(R)과 V(LC)의 파형
-R=47 에서의 V(R)과 V(LC)의 파형
- R=100 에서의 V(R)과 V(LC)의 파형
(3) 신호 발생기를 끈 상태로 그림의 직렬 RLC 회로를 구성하라. R=1 , L=30mH, C=0.01㎌에서 공진주파수를 구하고 단계별 주파수를 구하여 주파수에 따른 V(R),V(C)의 파형을 그려보자.
* 위의실험을 통하여 공진 주파수는 10.001kHz 라는 걸 알았다. 이를 이용해서
when f=4kHz, R=1, L=30mH, C=0.01uF, V(R)=595.927uV V(C)=1.7460V
when f=4kHz, R=10, L=30mH, C=0.01uF, V(R)=5.9159mV V(C)=1.7455v
when f=10kHz, R=1, L=30mH, C=0.01uF, V(R)=3.8839mV V(C)=6.3824v
when f=10kHz, R=10, L=30mH, C=0.01uF, V(R)=37.970mV V(C)=6.2265v
when f=16kHz, R=1, L=30mH, C=0.01uF, V(R)=846.282uV V(C)=1.1279v
when f=16kHz, R=10, L=30mH, C=0.01uF, V(R)=8.4143mV V(C)=1.1561v
6. 검토 및 고찰:
(실험17) 직렬 RLC 회로의 주파수에 따른 임피던스 곡선을 알아보았다. 공진 주파수 값에서 최소 임피던스 값을 갖음을 보았다. RLC 회로의 임피던스의 최소값은 X(L)=X(C)일 때 R 로 된다. 이 회로는 순수한 저항 회로처럼 동작한다. X(L)과 X(C)는 주파수와 관계되므로 X(L)=X(C)일 때의 주파수를 공진 주파수라 한다. 공진 주파수보다 크거나 작은 주파수에서의 임피던스 변화를 살펴보면 공진 주파수 점을 대칭으로 임피던스가 증가 한다. 공진주파소보다 큰 주파수에서 X(L)은 X(C)보다 커진다. 따라서 공진 주파수 보다 큰 주파수에서는 인덕티브로 동작한다. 반면 공진 주파수 보다 작은 주파수에서 X(C)는 X(L)보다 커져서 커패시티브로 동작한다. 주파수 특성곡선은 공진주파수에서 최소 임피던스를 나타내고, 공진 주파수 보다 작은 주파수에서는 커패시티브를, 높은 주파수에서는 인덕티브를 나타낸다. 또한 공진주파수에서 전류는 최대가 된다.
(실험18) 실험을 통하여 공진 주파수를 구하여 보았다. 또 주파수에 따른 전압 변화를 살펴보았고 일정한 주파수하에 저항이 미치는 영향도 그래프를 통하여 알아보았다. 공진시 L 양단의 전압 V(L)과 C양단의 전압 V(C)는 최대이면서 같은 값이다. 이론적으로 R=0인 공지 s회로에서는 전류 I가 무한대가 되어서 전압 V(L)과 V(C)는 무한 대로 된다. 직렬 RLC회로의 주파수 특성은 전압을 일정하게 유지한 채, 주파수를 변화시킴으로써 얻을 수 있다. L과 C 양단의 전압 V(L)과 V(C)를 측정하거나 전압 I를 측정하여 주파수에 관한 그래프를 얻으면 주파수 특성을 구 할 수 있다. RLC회로의 공진 주파수는 R에 영향을 받지 않으나, Q는 영향을 받는다. R이 증가하면 Q는 감소하고 주파수 폭은 증가한다. 또한 Q가 감소하면 L양단의 전압 V(L) 및 C 양단의 전압 V(C)가 감소하고, 따라서 전류도 감소한다. 실험1에서 커패시턴스가 터질수록 공진주파수의 크기는 작아졌다. 실험 2에서는 공진 주파수를 R에 관계없이 항상 일정했다. 그리고 공진 주파수에서 R의 값이 커짐에 따라 L과 C에 걸리는 전압은 점점 더 하강했고 R에 걸리는 전압은 커졌다. 실험3에서는 공진 주파수에서 R에 걸리는 전압과 C에 걸리는 전압이 가장 커졌다. 같은 주파수에서 R에 걸리는 전압은 저항의 크기가 클수록 커진다. C에 걸리는 전압도 약간 커짐을 볼 수 있다. 이상 실험을 통하여 직렬 RLC회로의 주파수 특성과 공진 현상을 알아보았다. 이론적으로 이해하고 있던 것을 시뮬레이션을 통하여 알아봄으로 써 회로해석에 좀 더 다가선 거 같아 흐뭇합니다.

키워드

기초회로 실험,   인덕터,   저항