RC회로의 과도응답 및 정상상태응답

소개글

RC회로의 과도응답 및 정상상태응답에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험준비물

3. 기초이론

4. 실험진행 및 결과

5. 고찰

본문내용

서 전압의 파형을 보면 출력파형(노란색)이 입력파형(파란색)보다
{tan }^{-1 }w tau
만큼 늦으므로 , tan-1 400 = 89.95 약
{pi } over {2}
( 90 )만큼 뒤진 것을 알 수 있다.
5. 고 찰
이번 실험은 오실로스코프와 함수발생기를 사용하여 RC회로의 과도응답과 정상상태응답을 수학적으로 도출하고 확인해보는 실험이었다. 저번 시간부터 사용하는 오실로스코프와 함수발생기의 사용도 아직 능숙하지 못하여 실험에 임함이 어려웠으며, 실험 내용이 지금 회로이론2 시간에 배우고 있는 내용이라, 기초지식도 충분하지 못해 힘들었다. 이번에 실험 과정 중에 가장 난해했던 부분은, 실험 1에서 "커패시터를 충전시킨 뒤 방전되기 전까지 어떻게 최대한 빠르게 회로를 교체하여 오실로스코프로 확인 하는가"였었는데, 조교님이 오셔서 전원공급장치의 간단한 조작으로 확인할 수 있는 방법을 제시해 주셔서 실험을 쉽게 할 수 있었다.
* 실험결과 및 오차
시정수 측정 실험은, 커패시터를 충전시킨 뒤에 스위치를 off하면 커패시터의 전압이 시간이 지나면서 떨어지는 것을 오실로스코프로 확인하는 실험이었다. 이와 같은 결과의 원인은 커패시터 내부에 전력소모가 발생하여서 전압이 떨어진 것으로 추측된다. 이 실험에서 우리는, 위에서 언급한 것과 같이 전원공급장치의 스위치조작을 통해 전압원을 분리하는데 시간차이를 두지 않았기 때문에 거의 오차가 발생하지 않았다.
다음 실험은 RC회로 입력단에 함수발생기를 이용하여 "삼각파", "사각파"를 입력해보고, 미분 적분 특성이 나타나는지를 확인해보는 실험이었다. 회로이론2 시간에 배우는 내용을 통하여, 이 실험의 결과를 예상해 보면, 적분회로(Low pass filter)의 경우 삼각파 이차곡선, 사각파 삼각파 의 형태로 나타날 것임을 짐작 할 수 있었다. 실제로 얻어진 결과를 보면
형태는 이론과 같이 얼추 이차곡선과 삼각파의 형태를 갖추었으나, 모양은 우리가 예상했던 모양과는 달리 조금 찌그러진 형상을 얻었다. 미분회로(High pass filter)의 경우도 삼각파 사각파, 사각파 x축에 평행한 직선의 형태의 결과가 얻어 질 것이라는 예상과 얼추 비슷하였지만 역시 찌그러진 사각파와, 임펄스함수가 보이는 직선형태의 형상을 얻었다. 이 결과를 통해서, 우리가 배우고 있는 학문은 Ideal 한 경우를 가정하고 얻어진 지식들이며, 이것은 실제와 약간의 차이를 보인다는 것을 확인 할 수 있었다.
마지막 실험에서,
{tan }^{-1 }w tau
의 공식에 맞게 출력파형(노란색)이 입력파형(파란색)보다 뒤쳐진다는 것을 확인 할 수 있었다.
실험하면서, 실험을 진행해 나갈 방향을 찾지 못하여(실험 1에서) 시간을 많이 지체하였기 때문에, 생각보다 많은 시간을 소비했던 실험이었다. 그러나 이번 실험을 통하여, 개인적으로는 우리가 배우고 있는 학문과 실제는 차이를 가지고 있다는 것을 알 수 있었고, 학문적으로는 Low pass filter와 High pass filter의 작용에 대해서 그리고, 입력단의 함수에 따라 출력단 함수가 어떻게 바뀌는지 등을 눈으로 직접 확인해 볼 수 있었다.
시간은 많이 소비하였는데 아쉬움은 많이 남는 실험이었다. 지금까지 해온 실험들을 돌이켜보면, 빨리 끝냈던 실험들일 수록 더 이해가 잘 되었던 것 같은 우스운 생각도 든다. 앞으로의 실험에서는 지금과 같은 아쉬움이 남지 않도록 더 많은 준비를 하여야 한다는 생각이 들며, 마지막으로 이번 실험을 통하여, 저번 시간에 오실로스코프의 measure키에 이어 이번 시간의 run/stop키와 화면 옆의 5개의키의 사용법을 알아내었다는 것이 내심 뜻 깊었다.

키워드

RC회로,   과도응답,   정상상태응답,   오실로스코프,   함수발생기,   시정수,   삼각파,   사각파