[기초회로실험] 2주차 실험 10, 18, 19장 예비보고서입니다.

목차

실험 10. 전압분할 회로(무부하)

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

실험 18. 부하를 갖는 전압분할 회로

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

실험 19. 전압분할 및 전류분할 회로 설계

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

본문내용

p
Position of Arm
Measured Values
Calculated Value
B2
Max CW (at A)
15
B3
Midpoint
15
B4
Max CCW ( at C)
15
실험 18. 부하를 갖는 전압분할 회로
1. 실험 목적
(1) 전압분할 회로에서 부하가 전압 관계에 미치는 효과를 알아본다.
(2) (1)의 결과를 실험적으로 입증한다.
2. 관련이론
◈ 부하를 갖는 전압 분할 회로(voltage-diveder)
분할 회로망은 전류가 흐르는 부하에 전압을 공급하기 위한 전압원으로 자주 사용된다. 이 경우에는 무부하 상태에 대해 얻어진 분할기-전압 관계는 더 이상 성립되지 않으며, 실제 변화는 회로 결선과 추출되는 전류의 양에 따라 달라진다.
전압분할기에 부하가 추가 되면 각 저항기에 걸리는 전압과 분로 전류는 달라지게 된다. 부하를 갖는 전압 분할기의 전압과 분로전류는 키르히호프 전압법칙과 전류법칙을 이용하여 구할 수 있다.
위와 겉은 회로에서 V는 부하에 무관하게 분할 회로망에 15V의 전압을 유지시키는 고정 전압원이다. 무부하 상태에서 G점을 기준으로 한 A, B, C점의 전압은 각각 5, 10, 15V 이며, 5mA의 분로전류 이 흐르는 부하저항 을 추가하면 A점과 B점에서의 전압은 무부하 상태와 다르게 나타날 것이다. 주어진 사실들로부터 부하를 갖는 회로내의 전압들을 계산할 수 있다.
에 흐르는 부하전류가 일 때 분로전류 이 흐른다고 하면, 키르히호프 전압법칙을 이용하면 다음의 식을 쓸 수 있다.
에 대해 풀면,
위의 식에 , , 는 각각 1㏀ 그리고 를 대입하면 이고,
A에서 G까지의 전압은
그리고 B에서 G까지의 전압은
이로부터 전압분할 회로에 부하가 추가되면 전압과 분로전류가 영향을 받는다는 사실을 알 수 있다. 이것이 이전 실험 10과의 차이라고 볼 수 있다.
3. 실험 준비물
전원장치
0-15V 가변 직류 전원(regulated)
측정계기
DMM 또는 VOM
0-10mA 밀리암미터
저항기(1/2-W, 5%)
1.2-kΩ(1/2-W 5%)3개
10-kΩ
2-W 분압기 1개
기타
SPST 스위치
4. 실험과정 Pspice로 구현
18-3(a)
18-3(b)
EXPERIMENT
표 18-1 전압 분할기에 대한 부하의 영향
Measured Values
Calculates Values
Step
V
I(L)
(load current),mA
I₁
mA
V(bd)
V
V(cd)
V
R(L)
I₁
mA
V(bd)
V
V(cd)
V
R(L)
V
2
10
0
2.78
6.67
3.33
3,4
10
2
2.11
5.06
2.53
2.53k
5,6
10
4
1.45
3.47
1.73
867
7
10
6
0.78
1.87
0.93
311
실험 19. 전압분할 및 전류분할 회로 설계
1. 실험 목적
(1) 지정된 전압, 전류 조건을 만족하는 전압 분할기를 설계한다.
(2) 지정된 전압, 전류 조건을 만족하는 전류 분할기를 설계한다.
(3) 회로를 구성하고 실험하여 설계조건에 맞는 지 확인한다.
2. 관련이론
◈ 특정 부하에 대한 전압 분할기 설계
30V 전원공급기에 대한 전압분할 회로이다. 요구되는 전류는 30V에서 50mA, 25V에서 40mA,이다. 분호전류의 경험적인 값은 근사적으로 부하전류의 10%이며, 이 조건에서의 분로전류는 10mA이다.
위와 같은 회로도를 그리고, 부하전류와 부하전압을 표시한다. 구하고자 하는 저항들을 과 로 표시한다.(부하는 요구되는 전류가 흐르는 저항기로 나타낸다.) 키르히호프의 전류법칙을 적용하여, 접할점 A, B, C에서의 유출전류와 유압전류를 나타낸다. 총 전류 는 가 되어야 한다. 전류 는 접할점 C로 들어가고 접할점 A에서 나가는 것으로 표시한다.
에 분로 전류의 값 10mA를 대입하면
에 흐르는 전류는 분로전류와 부하 1의 전류를 합한 50mA이다. 또한 그림에서 알 수 있듯이, A에서 B까지의 전압은 5V이다. 그러므로
30V 전원으로부터 분로전류 10mA, 30V에서 50mA, 25V에서 40mA의 전류를 공급하기 위한 과 의 값을 구할 수 있다.
◈ 전류분할 회로 설계
24V전원으로부터 3개의 저항성 부하에 각각 20mA, 30mA, 50mA의 전류를 공급하는 분할 회로망을 설계한다. 3개의 부하는 병렬이고 부하 1의 저항은 300Ω이다.
이때 병렬부하 , , 를 그린다. 부하1의 전류와 저항 값이 주어졌으므로 부하1과 나머지 두 병렬부하에 걸리는 전압을 다음과 같이 구할 수 있다.
전원이 24V 이므로 3개의 병렬부하에 도달하기 전에 18V의 전압강하가 있어야 한다. 저항 와 부하 , 의 값을 구해야 한다. 우선 , 를 옴의 법칙에 따라 구한 후 다음으로 에 흐르는 총 전류 는 키르히호프 전류법칙에 의해 구할 수 있다. 따라서 나온 값으로 의 값을 구할 수 있게 된다.
위의 회로는 직병렬 회로를 모두 가지고 있기 때문에 전압분할 및 전류분할을 모두 관찰할 수 있다.
◈ 전압, 전류분할 회로 설계 과정
1. 회로도를 그린 후, 알고 있는 값들과 구하고자 하는 값들을 구별하여 표시한다.
2. 옴의 법칙과 키르히호프 법칙의 식을 이용하여 회로의 전기적 관계를 기술한다.
3. 구하고자 하는 소자 값들에 대하여 이들 방정식을 푼다.
4. 계산된 값들로 회로를 구성하고 설계 조건을 만족하는 지 회로를 시험한다.
☞ 전압 또는 전류분할 회로의 설계를 위해서는 옴의 법칙과 키르히호프 법칙을 적용한 수학적 해를 먼저 구한다. 지정된 부하전류를 공급하는 전압 분할 회로의 설계에 있어서 경험적으로 사용되는 분로 전류의 값은 근사적으로 부하전류의 10%이다.
3. 실험 준비물
전원장치
0-15V 가변 직류 전원(regulated)
측정계기
DMM 또는 VOM
0-10mA 밀리암미터
저항기
설게에 필요한 1/2-W, 5%저항기
기타
SPST 스위치
4. 실험과정 Pspice로 구현
전류분할의 설계
1) 3개 가지들의 전류는 1:1.5:2.5의 비율이로 분배된다.
2) I₁/I₂ = 1/1.5 I₁/I₂ = 1/2.5 이 식을 I₁에 대하여 정리하면
3) I₁=1mA , I₂=1.5mA , I₃=2.5mA

키워드

전압분할,   전류분할,   무부하