RC,RL회로의 과도응답

소개글

RC,RL회로의 과도응답에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목표

2. 기본이론

3. 사용기기와 부품

4. 실험내용과 방법

5. 데이터 분석 및 결과

6. 참고

본문내용

이 때 구형파는 5V peak to peak를 넣고, L의 값은 1.2mH이며, R은 1kΩ, 5.1kΩ, 10kΩ, 20kΩ으로 순차적으로 늘려간다. 주기는 time costant이론치의 20배 이상이므로, 주파수는 주기의 역수로 하여 계산하여 저항의 값이 바뀔때마다 그것에 맞춰서 주파수를 넣어준다. RC회로 과도응답 실험에서와 달리 RL회로의 과도응답 실험에서는 저항이 5.1kΩ부터는 원하는 파형과 실험결과를 얻을 수 없으므로, 1kΩ보다 낮은 620Ω, 300Ω 저항을 이용하여 같은 실험을 하여 어떤 결과가 나오는지 측정하여 본다.
5. 데이터 분석 및 결과
1. RC회로의 과도응답
이 실험에서의 대략적인 V의 파형은 다음과 같은 형태를 띄고 있다.
또한, 이 실험에서의 time constant의 이론치와 측정치는 다음의 표와 같다.
R
1k
5.1k
10k
20k
Time Constant
이론치
100us
510us
1ms
2ms
측정치
120us
550us
820us
820us
이 실험의 결과를 보면 1kΩ과 5.1kΩ의 저항에서는 비교적 이론치와 가까운 결과치가 나오는 것을 볼 수 있다. 하지만 저항이 커지면서 오차가 비교적 커진 것을 볼 수 있는데, 이는 실험에서 저항소자의 이상이 가장 큰 원인일 것이라고 짐작할 수 있다. 그 외에도 오차가 나는 원인은 매우 여러 가지가 있을 수 있는데, 소자의 이상이나 그 외에도 측정의 잘못, 파형 발생기의 불안정한 전압발생 등 여러 가지 요인이 있을 수 있다. 그 외에 측정치는 예상했던 것처럼 이론치와 비슷하게 값이 나온 것을 알 수 있다.
2. RL회로의 과도응답
1kΩ이하의 낮은 저항에서 이 실험의 파형은 다음과 같은 형태를 띄고 있다.
하지만, 5.1kΩ부터는 파형이 아래 사진과 같이 측정하기 힘든 형태로 나오게 된다.
이 실험에서의 time constant의 이론치와 측정치는 다음과 같다.R
300
620
1k
5.1k
10k
20k
Time Constant
이론치
4us
1.9us
1.2us
0.23us
0.12us
0.06us
측정치
2.4us
2.2us
1.36us
측정불가
측정불가
측정불가
이 실험의 결과를 보면 1kΩ이하에서는 측정치가 큰 저항보다 비교적 잘 나오는 것을 알 수 있다. 물론 오차가 좀 있긴 하지만 저항소자의 문제나 그 외에 파형발생기나 보드판등의 문제일 가능성이 높다. 하지만 5.1kΩ정도의 조금 큰 저항부터는 파형이 측정이 불가능하게 불규칙하게 나와서 아예 측정을 하기가 힘들게 된다.
이 때, 5.1kΩ이상의 저항에서 측정치가 이상하게 나오는 이유는 여러 가지가 있을 수 있지만 이중 가장 큰 이유는, 마치 인덕터에 병렬로 콘덴서가 연결된듯한 결과가 나오는 데에 있다. 저항이 높아지게 되면, 원래 인덕터에 병렬로 콘덴서가 연결된 것과같은 현상이 나지만, 저항이 낮을 땐 그것이 잘 드러나지 않다가 저항값이 높아지게 되면 전류 분배 등이 달라지게 되어 파형이 측정불가능하게 나오는 것이다.
6. 참고
<김상배 저, 개정판 기초전기전자실험, 홍릉과학출판사>

키워드

RC,   RL,   과도응답