RC회로의 시뮬레이션

소개글

RC회로의 시뮬레이션에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 사전 지식
1.1. 파형의 종류
1.2. 용어

2. 실험 절차

3. 분석 및 토의

본문내용

C1): 아래캡쳐 fall time(C1): 측정불가
rise time(R1): 8e-009 fall time(R1): 8e-009
⇒ 본래 C1의 rise time은 측정할 수 없다고 생각했는데 예상치 못한 결과가 나왔다. 아마도 프로그램상에서 구하는 방법으로는 rise time이 계산가능 할 것이라고 생각한다. R1의 rise time과 fall time을 보면 e로 표시되어서 값이 뜨는데 그 값은 8 * 10^-9s 라고 한다. R1의 그래프에서 볼 수 있듯이 매우 빠른 시간이라는 것을 알 수 있는데, 수치상으로 접해보니 실제로 거의 0s에 가까운 것을 알 수 있었다. 또한 C1의 주기와 크기를 측정하지 못한 이유는 위의 그래프를 보면 알 수 있듯이 계속 증가하고 있기 때문이다.
크기
주기
V1
400nV
0.8us
R1
400nV
0.8us
C1
4.0nV
0.8us
⇒ 삼각파는 주어진 Stimulus Editor를 이용해 만들 수 있었다. 실험상 약간의 오차가 발생할 수도 있을것이다. 왜냐하면 직접 찍어서 직선으로 만드는 삼각파형이기 때문에 빗나간 점이 찍히는 경우가 있기 때문이다. 하지만 매우 작은 값이기 때문에 이러한 오차는 무시하고 측정하여 결과를 얻었다. 이 실험은 파형의 종류에 따른 영향을 알아보기 위한 실험이라고 생각된다.
크기
주기
V1
20V
100us
R1
10V
100us
C1
16V
100us
⇒삼각파와 구형파의 실험을 했으니 이번에는 정현파를 인가하는 실험이다. 우선 결과 그래프를 살펴보면 각 파형이 정현파이기는 하지만 위상정도나 그 크기가 다른 것을 알 수 있다. 하지만 주기는 세 그래프 모두 같게 측정된 것을 알 수 있다.
⇒먼저 dB magnitude of Voltage가 아닌 Voltage Differential Marker 프로브를 이용해서 구한 그래프입니다.
⇒ 위의 파형을 얻기 위해서는 PSpice - Markers - Advanced - dB magnitude of Voltage에서 커패시터에 프루브를 찍는다. 그 후 Run PSpice를 하면 위와 같은 그래프를 얻을 수 있다. dB는 dB= 20 log Vout / Vin 로 구할 수 있다.
⇒ C1한개의 그래프를 구했을 때에는 몰랐는데 R1과 두 그래프를 함께 출력해보니 두 그래프가 서로 반대적인 출력을 하는 것을 알 수 있었다. 임피던스를 복소수 Z＝R＋jX의 형으로 나타낼 때 X가 음이면 Z는 용량성이라 말하고, X를 용량성 리액턴스라고 한다. 즉 정전 용량에 기인한 교류 회로의 리액턴스로서 단위는 옴이다. 용량을 C, 주파수를 f라 하면 용량성 리액턴스 Xc는 1/2πfC＝1/ωC가 된다. 이 식을 기반으로 위의 그래프를 해석해보면 주파수가 커질수록 용량성 리액턴스는 줄어들게 된다. 그렇게되면 C1에 걸리는 전압이 줄어들게 된다. 실제로 이 사실은 그래프에서 쉽게 확인된다. (실선-C1, 점선-R1)
3. 분석 및 토의
처음에 구형파를 계속 VAC로 잘못 입력해주고 있어서 생각보다 많이 헤맸다. 또한 처음에 프로젝트 이름을 한글로 하면서 오류가 나기도 했다. 처음 Orcad를 접했기 때문에 많이 낯설었지만 앞으로 프로젝트를 할 때 직접 기판에 연결하지 않고도 시뮬레이션을 해 볼 수 있다는 사실이 너무 신기했다.
절차2의 구형파는 위에서도 얘기했듯이 직사각형파이다. 아마 내가 구형파를 VAC로 잘못 입력해놓고 있었던 것은 아마도 대부분 정현파를 사용해 실험해왔기 때문일 것이다. 아마 정현파는 연산증폭기등의 실험에서 또 사용할 것이라 생각한다. 내가 본래 입력했어야 했던 구형파는 디지털논리소자 등의 테스트에 쓰이면 유용할 것 같다. 저번 학기때 논리소자들을 실험하면서 피땀흘렸던 것을 생각하면 말이다. 또 오실로스코프를 이용한 미적분회로 실험에서도 삼각파가 유용하게 쓰일 것이다.
Rise time과 Fall time을 구하는 방법도 여러 가지 였다. 함수를 이용해서 구하는게 물론 편하긴 하지만 그 개념을 이해하고자 한다면 Mark label을 이용하는 것도 좋을 것 같다고 생각한다. 자신이 그 점의 좌표를 구해서 직접 계산해서 구해야 하기 때문이다.
매우 편리한 기능이라고 생각된 건 아무래도 Add plot 기능이었다. 여러 그래프를 보려고 할때 한꺼번에 그래프가 뿌려지면 아무리 색이 다르다고 해도 그래프 해석에 혼동을 줄 수 있기 때문이다. 그리고 그래프를 출력하는 배경과 눈금색도 바꾸어 그래프를 더 뚜렷하게 볼 수 있고 값을 읽을 수 있는게 편리했다.

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