전자회로실험 교안

목차

실험 1. Pspice 이론 및 실습(1) ……………………………………… 1
실험 2. Pspice 이론 및 실습(2) ……………………………………… 1
1. 실험 목적 ……………………………………… 1
2. 기초 이론 ……………………………………… 1
3. 실험기자재 및 부품 ……………………………………… 7
4. 실험방법 및 순서 ……………………………………… 8
5. Simulation ……………………………………… 11
6. 주의사항 및 주요 관찰사항 ……………………………………… 16

실험 2. 트랜지스터 증폭기 실험 ……………………………………… 17
1. 실험 목적 ……………………………………… 17
2. 기초이론 ……………………………………… 17
3. 예비 보고서 ……………………………………… 21
4. 실험기자재 및 부품 ……………………………………… 21
5. 실험방법 및 순서 ……………………………………… 22
6. 실험결과 ……………………………………… 23

실험 3. FET특성 및 증폭기 ……………………………………… 28
1. 실험 목적 ……………………………………… 28
2. 기초이론 ……………………………………… 28
3. 예비 보고서 ……………………………………… 33
4. 실험기자재 및 부품 ……………………………………… 36
5. 실험방법 및 순서 ……………………………………… 37
6. Simulation ……………………………………… 38
7. 실험 결과 ……………………………………… 41

실험 4. 안정전원 ……………………………………… 43
1. 실험 목적 ……………………………………… 43
2. 기초이론 ……………………………………… 43
3. 예비 보고서 ……………………………………… 48
4. 실험기자재 및 부품 ……………………………………… 48
5. 실험방법 및 순서 ……………………………………… 48
6. Simulation ……………………………………… 50
7. 실험 결과 ……………………………………… 53

실험 5. 차동증폭기 ……………………………………… 55
1. 실험 목적 ……………………………………… 55
2. 기초이론 ……………………………………… 55
3. 실험기자재 및 부품 ……………………………………… 62
4. 실험방법 및 순서 ……………………………………… 62
5. Simulation ……………………………………… 65
6. 실험 결과 ……………………………………… 67

실험 6. Op-Amp 기본 회로 ……………………………………… 69
1. 실험 목적 ……………………………………… 69
2. 기초이론 ……………………………………… 69
3. 예비 보고서 ……………………………………… 74
4. 실험기자재 및 부품 ……………………………………… 76
5. 실험방법 및 순서 ……………………………………… 76
6. Simulation ……………………………………… 78
7. 실험 결과 ……………………………………… 85

실험 7. Op-Amp 특성 측정 ……………………………………… 87
1. 실험 목적 ……………………………………… 87
2. 기초이론 ……………………………………… 87
3. 예비 보고서 ……………………………………… 91
4. 실험기자재 및 부품 ……………………………………… 91
5. 실험방법 및 순서 ……………………………………… 92
6. Simulation ……………………………………… 95
7. 실험 결과 ……………………………………… 99

실험 8. Op-Amp 응용 회로 ……………………………………… 102
1. 실험 목적 ……………………………………… 102
2. 기초이론 ……………………………………… 102
3. 예비 보고서 ……………………………………… 107
4. 실험기자재 및 부품 ……………………………………… 108
5. 실험방법 및 순서 ……………………………………… 108
6. Simulation ……………………………………… 109
7. 실험 결과 ……………………………………… 110

실험 9. 555 타이머(555 Timer) ……………………………………… 112
1. 실험 목적 ……………………………………… 112
2. 기초이론 ……………………………………… 112
3. 예비 보고서 ……………………………………… 115
4. 실험기자재 및 부품 ……………………………………… 119
5. 실험방법 및 순서 ……………………………………… 119
6. 실험 결과 ……………………………………… 120

실험 10. D/A 및 A/D 변환기(1) ……………………………………… 121
실험 10. D/A 및 A/D 변환기(2) ……………………………………… 121
1. 실험 목적 ……………………………………… 121
2. 기초이론 ……………………………………… 121
3. 예비 보고서 ……………………………………… 126

본문내용

다. 이는 디지털 입력을 기준 전압에 곱하여 출력을 얻기 때문이다.
A/D 변환기
D/A 변환기와 반대로 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는데 사용되는 디바이스이다. 실제로 우리가 접하게 되는 대부분의 물리적인 값은 아날로그 값이다. 따라서 이들 값을 컴퓨터나 마이크로컨트롤러 등으로 읽어 들여 분석하거나 연산을 수행하려면, 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여야 한다. A/D 변환에도 여러 방법이 있으나 보편적으로 사용되는 방법은 다음과 같다.
병렬 A/D 변환기
가장 빠르고 기술적으로 구현하기 힘든 변환 방법으로, 플래쉬 변환(flash conversion)이라고 한다. 이러한 A/D 변환기는 주로 빠른 변환 속도를 요구하는 시스템에 사용되며, 고가이다. [그림 10-3]은 3 비트 병렬 A/D 변환기의 회로이며, N 비트 변환을 위해서는 개의 비교기가 필요하다.
[그림 10-3] 3비트 병렬 A/D 변환기
축차근사형(Successive approximation) A/D 변환기
가장 흔히 사용되는 A/D 변환 방법 중의 하나로 [그림 10-4]에서 보는 바와 같이 D/A 변환기가 사용된다. 그 원리를 간략히 살펴보면 맨 처음 MSB를 1로 설정한다. 이렇게 되면 최대 입력 값의 1/2에 해당하는 값이 D/A 변환기로부터 출력되게 된다. 그 다음 입력 전압이 이 전압보다 크면 MSB를 그대로 두고 만일 작다면 MSB를 0으로 다시 설정하게 된다. 이러한 방법이 LSB에 이를 때까지 계속되게 된다. 따라서, 비교적 변환시간이 빠르고 회로도 간단하여 현재 저가형이면서 분해능이 비교적 높은 범용 A/D Converter에 가장 널리 사용되고 있다. 변환중에 아날로그 입력전압이 일정하게 유지되어야 하므로 샘플/홀드가 반드시 필요하다.
[그림 10-4] 축차비교형 A/D 변환기
[그림 10-5] 축차근사형 A/D 변환기의 클럭 주기에 따른 D/A 변환기 출력
이중 적분형(Dual-slope) A/D 변환기
이 방식은 일정한 시간 동안 아날로그 입력신호를 적분하고 나서 계수기를 클리어한 후에 다시 기준 전압을 적분기의 출력이 0이 될 때까지 적분하여 그 시간을 측정한다. 그러면 앞의 적분시간동안의 충전전하량과 뒤의 적분시간동안의 방전전하량은 같아야 하므로 입력 전압을 , 기준 전압을 이라 하면 [그림 10-6]에서 보는 바와 같이
이 만족이 되고, 이로부터 입력전압은
계산이 된다. 이중 적분형 A/D 변환기는 아날로그 입력신호를 적분하므로 입력신호의 잡음에 대하여도 안정된 변환특성을 가지나, 2번의 적분시간 때문에 변환시간이 늦은 것이 단점이다. 따라서, 이 방식은 디지털 멀티미터나 디지털 온도계와 같이 매우 저속으로 동작하는 시스템에 많이 사용된다.
[그림 10-5] 이중 적분형 A/D 변환기
[그림 10-6] 이중 적분형 A/D 변환기의 충전 및 방전 주기
예비 보고서
A/D 및 D/A 변환기의 특성을 설명하는 용어에는 다음과 같은 것들이 있다. 이를 설명하시오.
- resolution : D/A가 얼마나 정확한지 나타냄
- accuracy : A/D가 열마나 정확한지 나타냄
- linearity : 변환기가 중첩의 원리가 성립하는 것
- conversion time : 변환기가 변환을 할 때 걸리는 시간을 나타낸 것이다.
8비트 R-2R D/A 변환기를 설계하시오.
S/H (sample and holder) 회로에 대해 설명하고, A/D 변환기에 사용될 수 있는 S/H를 설계하시오.
- 샘플 앤 홀드는 저항과 캐퍼스터 그리고 스위치로 간략화 해서 살펴볼 수 있다. 스위치는 매우 짧은 시간(샘플링 주파수의 역수, fs)동안 닫혔다가 열리고 그 시간 동안 입력 전안 Vin은 커패시터에 충전된다. 충전된 전압은 비교기에 연결되어 비교 전안 Vref보다 큰 경우에는 1이 출력된다. 8비트 ADC는 이러한 1비트 ADC가 8개가 연속으로 배치되고 각각 비교 전압이 8단계로 구별되어 입력된다.
다음과 같은 사양을 가지는 4비트 A/D 변환기를 설계하시오.
- successive approximation method
- 2‘s complement output
- maximum input range : -10V~+10V
- clock frequency > 10kHz
- end-of-conversion signal
- 7 segment display
- Chips available
LM311, LF356(or 741), 74LS32, 74LS00, 74LS04, 74LS08, 74LS48, 74LS74, 74LS83, 74LS95, 74LS166
실험기자재 및 부품
사용기기
- 직류 전원공급기
- 함수발생기
- 오실로스코프
- 디지털 멀티미터
사용부품
- 예비보고서 참조
실험방법 및 순서
예비보고서에서 설계한 D/A 변환기를 구현하고, 그 동작을 확인하시오.
예비보고서에서 설계한 S/H 회로를 구현하고, 그 동적을 확인하시오.
예비보고서에서 설계한 A/D 변환기를 구현하고, 그 동작을 확인하시오.
실험 결과
위 회로에서 R을 8개로 연결하여서 SW를 on-off해 가면서 Volatage 값을 확인
00000000
-0.010V
00000001
0.003V
00000010
0.052V
00000100
0.091V
00001000
0.169V
00010000
0.320V
00100000
0.639V
01000000
1.260V
10000000
2.520V
참고문헌
[1] Malvino, \"Electronic Principles\", Sixth Edition, McGraw-Hill International Edition
[2] Donald A. Neamen, \"Electronic Circuit Analysis and Design\", Second Edition, McGraw-Hill International Edition
[3] 김상진, “전자회로의 기초”, 북스힐
[4] 김재요, “전자회로의기초”, 두양사
[5] 김동식, “전자회로” 생능출판사
[6] 윤용수, “전기전자회로실험” 태영문화사
[7] 신인철 외, “대학 전자회로 실험”, 청문각
[8] 김현후, “ 전자회로실험”, 내하출판사

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