[전기전자실험] RLC 공진회로

소개글

[전기전자실험] RLC 공진회로에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

사진10. 10kHz
사진11. 20kHz
사진12. 50kHz
사진13. 100kHz
3) Resonant frequency를 찾는 방법을 설명하고 측정해 보시오. 그리고, 결과를 이론치와 비교해 보시오.
☞ Resonant frequency는 직렬 RLC회로에서 공진일 때 시스템의 출력이 최대인 주파수를 의미한다.
이므로 R=470Ω, C=10nF, L=17mH을 대입하면 ζ=0.180이다. 과소감쇠 파형이므로 출력이 증가했다가 다시 감소할 것이다. 최대일때의 주파수를 측정하면 된다.
에 를 대입하면
이 된다. 여기에 위에서 구한 ζ=0.18과 C=10nF 그리고 L=17mH을 대입하면 이고 이므로 를 나누면 f=11804.51 즉 11.8kHz이다.
그런데 실험결과 9.8kHz에서 peak-to-peak 2.3V가 출력되었다. 이론치와 측정치의 차이가 발생한 이유에 대해 우리 조원들은 기생저항 성분들과 프로브의 기생 커패시터 그리고 커패시터의 작은 오차 때문이라 의견을 모았다.
4) 위 회로에서 Damping Ratio가 1보다 커지도록 저항을 변경하고 2)를 반복하시오.
☞ 먼저 저항값을 정하기위해 식을 세워 계산하기로 했다.
을 R에 관해 정리하면 이다. L=17mH, C=10nF 값을 사용했으므로 이 값을 대입하여 계산하면 R>2.607kΩ이다. 우리조는 저항값으로 3kΩ을 사용하기로 정했다.
측정결과 아래표와 같았다.
Frequency
100
200
500
1k
2k
Magnitude
1.04
1.02
1.02
992m
944m
Frequency
5k
10k
20k
50k
100k
Magnitude
728m
456m
256m
152m
168m
표2. (단위. Frezuency.[Hz] Magnitude.[V])
실험에서 측정한 결과값으로 |H(jw)|의 파형을 알아보기 위해 매트랩을 이용해 보았다.
사진14. 매트랩으로 나타낸 |H(jw)|
수업시간에 배운 그래프에 비해 기울기의 오차는 있지만 그래도 감소하는 그래프인 것을 보아 올바르게 실험 했음을 확인했다.
사진15. 100Hz
사진16. 200Hz
사진17. 500Hz
사진18. 1kHz
사진19. 2kHz
사진20. 5kHz
사진21. 10kHz
사진22. 20kHz
사진23. 50kHz
사진24. 100kHz
Ⅳ. 잘한 점과 부족한 점
A. 잘한 점
복잡한 공식과 더불어 어렵고 이해 안가는 부분이 많았지만 회로 이론 수업시간에 RLC회로에 대해 잘 이해하여 실험하는데 있어 이론상으로 미리 예습을 해 온 느낌이 들었다. 결국 큰 도움이 되었다. 공학프로그래밍 시간에 배우고 있는 매트랩을 바로 실험공부에 적용할 수 있어 좋았다.
B. 부족한 점
실험을 수행 할 때 저항 값을 잘못 선정하여 실험결과에 큰 오차가 발생하였었다. 하지만 덕분에 저항 값에 따른 결과를 보다 폭넓게 알고 이해하는데 도움이 되었다.
Ⅴ. 결론
RLC 직렬회로에서 저항 값에 따른 커패시터전압변화를 실험으로 확인하면서 (damping ratio)의 값으로 커패시터전압의 모양이 다양하게 변화하는 것을 알 수 있었다.
주파수 응답에서는 주파수가 공진주파수까지는 증가하였다가 그 이후의 출력값은 낮아짐을 알 수 있었다.
References
[1]http://blog.naver.com/sparklim?Redirect=Log&logNo=150013089204
[2]http://blog.naver.com/abio2000?Redirect=Log&logNo=150023593711
[3]http://blog.naver.com/nambboy?Redirect=Log&logNo=40057797812
[4]회로이론 - RLC회로 (신윤기 저)

키워드

전기전자실험,   RLC,   공진회로