파형 발생기 회로 결과 보고서

소개글

파형 발생기 회로 결과 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

-각 핀의 기능
GND :　마이너스 전원
TRIGGER (TG) :-　전원 전압의 1/3보다 낮은 전압이 되면 기동
OUTPUT (OUT) :　출력으로 정지시는 L, 타이머 기동중은 H가 됩니다
RESET (RES) :　타이머출력을 정지시켜 L로 합니다.
CONTROLVOLTAGE (FM) : 6번 핀의 THRESHOLD　(Th) 전압을 제어하며 Th단자의 비교 전압은 내부에서 저항에 의해 전원전압의 2/3으로 분할되어 있지만 이 분할점을 외부로 꺼낸것이 것이 FM단자입니다. 통상은 개방 상태로 사용 하지만 이 때에는 FM단자에 전원전압의 2/3의 값이 나오며 이 단자 전압을 강제로 가변하여 콘트롤 합니다. 이 FM단자전압을 1/2로 분할한 전압이 2번 핀 TRIGGER　(TG)의 유효 판정 전압이 됩니다. FM단자의 전압을 가변시키면 타이머의 시간과 트리거 감도도 변화 됩니다.
THRESHOLD (Th) : 이 단자의 전압이 전원 전압의 2/3을 넘으면 타이머 시간이 종료합니다.
DISCHAREGE (DIS) : 콘덴서를 방전합니다
＋VCC　: 플러스 전원
2. 시뮬레이션 요약
1)
주기 : 1.059ms 주파수 : 944.8Hz 크기: 1V
2)R4 = 10k
R4 = 100k
3)
C1=1nF
C1=2nF
3. 실험 절차
(1)그림 12. 1의 회로에 대하여 시뮬레이션 (1)를 수행하라.
(2) 그림 12. 2의 회로에 대하여 시뮬레이션 (2)를 시험으로 수행하라.
(3) 그림 12.3의 회로에 대하여 시뮬레이션 (3)를 시험으로 수행하라.
(4) 그림 12.4의 회로에 대하여 555 의 3번과 7번 핀에서 동시에 파형을 측정하라.
(5) 다음의 회로를 구성하고, 555의 2번핀에 0~5V, 1kHz, 10% duty 구형파를 인가하라. 555의 3번과 7번 핀에서 동시에 파형을 측정하라.
4. 문제
1) 시뮬레이션 (1),(2) 및 (3)의 결과와 이론치와 비교하라.
시뮬레이션1 회로는 Practical Wien-Bridge oscillator로서 Wien-Bridge회로에 다이오드의 병렬연결과 저항과의 직렬연결을 추가한 회로이다. 회로의 증폭률을 계산해보면 이 되고 소자값을 각각 대입하면 A = 1.181이 된다. 전달함수 (일때)식에서 값을 대입해 보면 T(jf) = 0.397 이 되어 1보다 작은 값을 갖게 된다. 이는 Negative Feedback이 더 많이 작용하는 것을 의미하여, 회로가 안정되게끔 한다. fo를 측정하니 944.8Hz로 나왔다.
시뮬레이션2의 Wien-Bridge Circuit는 회로의 특성상 f=fo 일때, T(jfo)=(1+R2/R1)/3 가 되며, A > 3 일때는 Positive feedback이 더 많은 영향을 미쳐 회로는 불안정하게 된다. 반면 A=3이 되면, 중립적 안정성을 띠게 되고, A < 3이 되면, Negative feedback 영향으로 회로는 안정성을 가지는 것이다. R4의 저항값을 100kΩ일 때 회로가 안정적으로 동작하는 것을 결과 파형을 통해 알 수 있다.
시뮬레이션3은 Basic Free-Running Multivibrator(구형파 발생기)로 주기는 T = 2RC ln(Vsat+Vt / Vsat-Vt)가 된다. 기준전압이 ±(10/10+16) × Vsat으로 커패시터에 RC의 시상수값으로 채워지다가 기준전압을 넘어서면 -Vsat되고, 음의 값으로 채워질때는 기준전압보다 낮아지면 Vsat되어 구형파 형태의 파형이 나오는 것을 확인할 수 있다.
2) 실험절차 (1),(2) 및 (3)의 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하라.
실험절차1에서는 시뮬레이션과 달리 정현파가 바로 출력되는 것을 알 수 있다. 본래 시뮬레이션에서는 점점 파형의 첨두치가 커지는데 두 결과가 차이가 나는 것은 커패시터의 충전과 방전이 매우 빠르게 일어났기 때문이라고 생각한다.
실험절차2에서는 R4값을 바꾸어 회로의 안정성을 판단하였다. R4가 10kΩ일 때에는 발산하는 형태의 그래프가 출력되었는데 이는 시뮬레이션 결과와도 일치한다. 반면에 R4가 100kΩ이 되면 회로는 한번의 peak을 발생시킨 후에 안정적은 DC전압을 출력하게 되는데 이 결과도 역시 시뮬레이션과 비슷하다고 할 수 있다.
실험절차3은 멀티바이브레이터로 C1값을 바꾸어 그 주기를 변화시키는 회로이다. C1이 커짐에따라 주파수가 크고, 커패시터의 시상수값에 의해 구형파가 상승, 하강하는 기울기가 결정된다. 위아래의 평평한 부분은 ±Vsat값이라고 할 수 있다.
3) 실험절차 (4)의 결과와 이론치를 비교하라.
Astable Multivibrator 회로이다. 소자 내에 비교기 두 개가 들어 있고, Discharge 에 의해서 방전 되는 특징을 가진다. 초기시간에 Transient로 증가하다가 기준전압을 도달하면, 다시 지수 함수적으로 감소하게 되며, 다시 음의 기준전압을 만나면 지수 함수적으로 증가하는 특징을 가지는 것을 결과 파형을 통해 알 수 있다.
4) 실험절차 (5)의 결과와 이론치를 비교하라.
Monostable Mode회로이다. 구형 펄스의 주기는 T= RC ln Vcc/(Vcc-Vth) 식으로 나타낼 수 있고, 값을 계산해 보면 이 된다. 입력값 2.5V일때 출력값을 비교 하였더니 출력값의 잡음이 심하게 발생하여, 측정에 어려움이 있었다. duty란 on시간과 off시간의 비(ratio)를 의미하는데 예를들면 duty ratio(on time)가 5%라고 표현한다면 5초동안 on이고 나머지 95초 동안은 off라는 의미가 된다. 만약 duty ratio가 50%라면 on,off time이 같게 된다.
5. 분석 및 토의
가장 놀라웠던 사실은 우리가 실험을 하면서 사용해 오던 파형발생기를 실제로 회로를 통해 구성할 수 있다는 것이었다. 심지어 입력이 존재하지 않는데도 말이다. 초기에 커패시터가 충전되는 시간엔 점점 파형의 크기가 증가하게 되는 특이한 성질도 볼 수 있었다. 어째서 회로의 이름을 발진회로라고 지었는지 이해할 수 있는 실험이었다고 생각한다. 마지막 실험인 만큼 더 실수가 적고 예비발표를 해서 많이 어려운 점은 없었던 실험이었다.

키워드

파형 발생기,   발진회로,   발진 회로,   오실레이터