[전자회로실험] Orcad 실험

소개글

[전자회로실험] Orcad 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 목적

3. 이론

4. 실험 결과 및 분석

5. 토의

본문내용

낸다. 또한 그때의 V1의 값에 따라서 각각의 그래프가 나타내어졌다. 이번 실험은 NMOS의 특성을 알아보기 위한 실험으로, 그 시뮬레이션 결과를 통해 전압이 증가함에 따라 전류도 증가하다 그 값이 거의 일정해지는 포화상태에 도달함을 알 수 있었다. 또한 V1의 값이 커질수록 포화상태에 도달하게 되는 V2의 값도 커짐을 알 수 있었다.
3) Frequency Response
(1) 회로도
(2) 시뮬레이션 결과
(3) 분석
이번 실험은 RC회로를 이용한 실험이었다. Op-Amp의 출력 부분에 capacitor가 연결되어 있는데, capacitor의 impedance는 이므로 교류전압의 주파수의 변화에 따라 그 impedance 값도 변한다. 주파수가 낮을 때는 capacitor의 impedance가 커서 걸리는 전압 또한 커진다. 이와 반대로 주파수가 높을 때는 capacitor의 impedance가 작아 걸리는 전압 역시 작아진다. 위와 같은 사실로 인해 ‘(2) 시뮬레이션 결과’의 그래프를 얻을 수 있었으며 이는 주파수에 따라 다른 GAIN을 갖는다는 사실(주파수가 높을수록 GAIN이 감소한다.)을 보여주고 있다. 결국, 낮은 주파수의 영역의 값만 통과시키는 LPF(Low Pass Filter)의 모습을 보여주고 있다.
4) Transient
(1) 회로도
(2) 시뮬레이션 결과
(3) 분석
inverter의 기능을 살펴보는 실험이었다. 입력으로 구형파를 주고, 입력 부분과 출력 부분의 전압값을 동시에 측정하여 두 값을 비교해 보는 실험이었다. Vpulse에 준 값은 다음과 같다. 시뮬레이션 결과를 통해 입력된 신호가 반전되어 출력으로 나오는 inverter의 기능을 확인할 수 있었다.
5) 설계 프로젝트
(1) 회로도
(2) 시뮬레이션 결과
(3) 분석
이번 실험의 결과는 Transient 실험과 비슷하게 두 값이 반전된 모습을 보였는데, 이번 실험의 주 목적은 그러한 기능을 수행하는 inverter를 PMOS와 NMOS를 이용하여 구현해보는 것이었다.
PMOS와 NMOS를 이용하여 inverter의 기능을 수행하는 것이 가능한 이유는 다음과 같다. 먼저 PMOS는 입력이 일 때 동작하고 NMOS는 입력이 GND일 때 동작한다. 즉 두 MOS의 동작을 유도하는 입력이 다르기 때문에 이를 이용하면 된다. 입력이 3V일 경우 NMOS는 Off되고 PMOS는 On되어 출력에 나타나는 전압은 PMOS쪽에 연결되어 있던 전압인 V2가 된다. 이와 반대로 입력이 0V일 경우 NMOS는 On되고 PMOS는 Off되어 NMOS쪽에 연결되어 있던 전압인 GND가 출력으로 나타나게 된다. 이러한 원리로 inverter가 구현될 수 있었고, 그 결과, 시뮬레이션에서 보듯이 입력 전압과 그것이 반전된 출력 전압의 그래프를 얻을 수 있었다.
5. 토의
이번주 실험인 Orcad실험은 Orcad라는 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 회로도를 구현하고 이를 시뮬레이션 한 실험이었다. 따라서 어떠한 외부적인 또는 간접적인 요건들(즉 기계 내부의 저항Rin, 아날로그로 인한 오차 등)에 의해서 오차가 나는 실험은 아니었다. Orcad는 직접 소자들을 이용하여 실제로 데이터 값을 얻기 전에 비교적 정확한 결과 값을 예측하고 비교해 볼 수 있는 실용적인 툴이고 여러 가지 시뮬레이션을 통해 회로의 특성을 그래프로 한눈에 들어올 수 있게 해준다. 첫 번째 실험인 DC Sweep에서 이론적인 비반적 증폭기의 Gain을 시뮬레이션을 통해 직접 보았고, saturation구간도 확인할 수 있었다. DC parametric Sweep실험에서는 여러 입력변수에 대한 출력을 비교하며 확인할 수 있었다. Transient 실험과 inverter 설계 실험에서는 time domain에서 입력과 출력 전압의 차이(위상)를 비교하며 확인할 수 있었다.
실험 초기여서 Orcad란 tool이 생소하고 시뮬레이션을 돌릴 때, 지정해주는 값을 잘 찾기가 어려웠다. 이번 실험에서 배운 DC Sweep, DC parametic Sweep, Frequency Response, Transient 시뮬레이션을 앞으로 할 각각의 실험에 대해서 관찰하려는 값에 맞춰 적절히 선택해야 할 것이다. 또한 출력 값이 정확히 나오도록 주변 소자들의 조건과 값을 적절하게 조정하여야 할 것이다.
6. 참고문헌
※ 2주차 실험 강의 자료
※ Microelectronic CIRCUITS, 5th, Sedra/Smith, Oxford, 68-73p

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전자회로실험,   Orcad,   실험