주파수응답, 공진회로

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주파수응답, 공진회로에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

응답
1. 실험 목적
1) RL회로에서 주파수의 변화가 임피던스에 미치는 영향을 조사한다.
2) RC회로에서 주파수의 변화가 임피던스에 미치는 영향을 조사한다.
2. 실험이론
직렬 RL회로의 임피던스 & 전류와 주파수와의 관계
직렬 RL회로에서 임피던스(=Z)는 다음 과 같이 표현된다.
그리고 유도 인덕턴스(=)은 과 같으므로, 임피던스(=Z)는 다음과 같다.
즉, 직렬 RL회로에서 저항 R이 일정하다면, 임피던스는 이 증가하면, 그 값이 증가한다. 은 주파수 의 크기에 비례하므로, 임피던스 는 주파수 가 증가하면 증가하고, 가 감소하면 Z 또한 감소하게 된다. 즉, 임피던스와 주파수와는 비례관계에 있다.
반면에, 옴의 법칙에서 전류는 이므로, 주파수가 증가하면, 임피던스가 커지고 이는 전류의 감소를 의미한다. 즉, 직렬 RL회로에서 전류 는 주파수와 반비례한다.
직렬 RC회로의 임피던스 & 전류와 주파수와의 관계
직렬 RC회로에서 임피던스(=Z)는 다음 과 같이 표현된다.
그리고 캐패시턴스(=)은 과 같으므로, 임피던스(=Z)는 다음과 같다.
즉, 직렬 RC회로에서 저항 R이 일정할 때, 임피던스는 이 증가하면, 그 값이 감소한다. 은 주파수 의 크기에 반비례하므로, 임피던스 주파수와는 반비례관계에 있다.
반면에, 옴의 법칙에서 전류는 이므로, 주파수가 증가하면, 임피던스가 감소하고 이는 전류의 증가를 의미한다. 즉, 직렬 RC회로에서 전류 는 주파수와 비례한다.
3. 실험 준비물
(1). 실험기기 ( DMM, 함수발생기 )
(2). 저항( 3.3K, 1개씩 )
(3). 인덕터 ( 100mH 1개 )
(4). 캐패시터 ( 0.01uF 1개 )
4. 실험과정 Pspice로 구현
과정A
1)주파수를 10K로 설정
2)주파수를 5K로 설정
과정B
1)주파수를 10K로 설정
2)주파수를 5K로 설정
실험 53. 직렬 공진회로의 밴드폭과 주파수응답에 Q가 미치는 영향
1. 실험 목적
1) 주파수 응답에 Q가 미치는 영향을 관찰한다.
2) 1/2 전력점의 밴드폭에 Q가 미치는 영향을 조사한다.
2. 실험이론
Q와 주파수 응답
위 회로는 직렬 RLC회로이다. 이 회로에서 회로의 특성(=Q)를 구하는 방법은 아래의 식과 같다.
하지만, 실제 회로에서는 인덕터의 코일의 의한 저항 성분(=)과 함수발생기의 저항(=)이 존재하게 된다. 따라서 보다 정확하게 Q를 구하고자 한다면, 아래와 같은 식을 통해서 구하게 된다.
직렬 공진회로에서는 인덕터(=L)에 걸리는 전압(=)과 캐패시터(=C)에 걸리는 전압(=)이 서로 동일하며, Q의 영향을 받는다. 그 관계를 식으로 나타내면 아래와 같다.
특히, Q>1 이면 직렬 RLC회로는 중요한 특성을 갖는다. Q>1 이면, 과 는 인가전압(=V)보다 크며 Q가 증가하면 전압이득도 증가한다.
회로의 Q와 밴드폭
위의 그림은 직렬 공진회로의 주파수 응답 곡선이다. 위의 그림에서 살펴 볼 수 있듯이, 최대 전류는 공진주파수 일 때 흐른다. 그리고 최대 전류값의 70.7%가 되는 지점의 주파수를 각각 라고 하면, 이 두 주파수에서는 에서 발생하는 최대전력의 값이 발생한다.
응답곡선의 밴드폭 BW는 아래와 같이 정의 한다.
밴드폭 BW와 Q는 다음과 같은 관계를 갖고 있다.
즉, Q가 작아지면, 밴드폭이 넓어진다. 그리고 최대값이 작아져 이득도 작아진다.
3. 실험 준비물
(1). 실험기기 ( DMM, 함수발생기 )
(2). 저항( 2K (1/2-W, 5%) 1개 )
(3). 캐패시터 ( 0.022uF 1개 , 0.1uF 1개 )
(4). 인덕터 ( 100mH)
4. 실험과정 Pspice로 구현
과정 A, B의 회로
과정B의 그래프

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주파수응답,   공진회로,   임피던스