공진 회로(예비+결과)(기초회로실험)

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공진 회로(예비+결과)(기초회로실험)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 6. 공진 회로

1. 목적
2. 이론적 배경
3. 사용 장비 및 부품
4. 실험 방법
5. 예비 보고 사항
6. 결과 보고서

본문내용

⇒공진주파수에서 저항에 최대 전류가 흘리게 된다.
주파수 변화에 따른 저항에 흘리는 전류의 변화
⇒대역 통과 필터 형태의 모습
2.1.3 대역폭 (bandwidth)
직렬 공진 회로에서와 동일
2.1.4 (quality factor)

정의 : 병렬 공진 회로에서 주파수 특성 곡선의 첨예도
, 에 흘리는 전류는 입력 전류의 배만큼 증폭된다.
, ,
2.3직렬공진과 병렬공진의 비교
구 분
직렬 공진 회로
병렬 공진 회로
공진주파수
공진주파수에서의 임피던스()
최소
최대
3.사용 장비 및 부품
오실로스코프
함수발생기
전원공급장치
저항 : 1 Ω(2개), 100 Ω, 120 Ω, 240 Ω, 5.1 kΩ
인덕터 : 2 mH
커패시터 : 0.01μF
4.실험 방법
1) 그림 6.1과 같이 직렬 공진회로를 구성하시오(, , ).
2) 함수발생기로 정현파를 인가하여 신호의 크기를 로 맞춘 후, 오실로스코프의 접지를 노드 D에 두고, CH1 입력은 노드 B에서 취하고 CH2 입력은 노드 C에서 취하시오. 이러한 연결에서 커패시터 양단 전압()과 인덕터 양단 전압() 및 를 측정하는 방법을 설명하고 측정하시오.
3) 함수발생기의 주파수를 변화시켜가면서 오실로스코프상에서 커패시터와 인덕터에 걸린 전압의 크기가 같은 경우의 주파수를 구하시오. 또한 그 주파수에서 , , 값과, 값을 측정하고, 측정된 값을 사용하여 Q값을 구하시오.
4) 저항을 에서 으로 바꾼 후 실험 3)을 반복하시오.
5) 이론적인 공진 주파수와 Q값을 구한 뒤 실험값과 비교하시오. 저항값의 변화에 따른 Q값의 변화를 설명하시오.
6) 그림 6.2와 같이 병렬 공진회로를 구성하시오(, , , )
7) 함수발생기로 정현파를 인가하여 신호의 크기를 로 맞춘 후, 오실로스코프의 CH1 입력은 인덕터에 흐르는 전류를 측정하기 위해 노드 A에 놓고, CH2 입력은 커패시터에 흐르는 전류를 측정하기 위해 노드 B에 놓으시오. 이때, 프로브의 배율은 1X에 놓고 측정하시오.
8) 함수발생기의 주파수를 변화시켜가면서 오실로스코프상에서 인덕터에 흐르는 전류와 커패시터의 흐르는 전류의 크기가 같은 주파수를 찾으시오. 또한 그 주파수에서 저항에 흐르는 전류값을 측정하여 Q값을 구하시오.
9) 이론적인 공진주파수와 Q값을 구한 뒤 실험값과 비교하시오.
5.예비 보고 사항
실험번호
제출일
제출자
실험조
학번
이름
6
2014. 10. 17.
1) 그림 6.1의 직렬공진회로에서 공진주파수와 Q값을 구하시오. 공진주파수에서 인덕터와 커패시터에 걸린 전압을 구하고 입력전압과의 관계를 구하시오.
공진주파수 이고 Q는
이다.
공진주파수에서 인덕터에 걸린 전압 에서 공진회로에 공진 주파수를 갖는 신호가 인가되면 임피던스 성분은 저항 성분만 남게 되고 가 되므로 이고 이므로 이 되고 인덕터에 걸린 전압은 입력전압 에 Q배 되었음을 알 수 있다. 공진주파수에서 커패시터에 걸린 전압 에서 이므로 이고 커패시터에 걸린 전압은 에 Q배 되었음을 알 수 있다. 따라서 공진주파수에서 , 이고 두 위상차는 180° 이고 에 Q배만큼 증폭됨을 알 수 있다.
2) 그림 6.2의 병렬공진회로에서 공진주파수와 Q값을 구하시오. 공진주파수에서 인덕터와 커패시터에 흐르는 전류를 구하고 입력전류와의 관계를 구하시오.
공진주파수 이고 Q는
공진주파수에서 인덕터에 흐르는 전류 에서 공진회로에 공진 주파수를 갖는 신호가 인가되면 임피던스 성분은 저항 성분만 남게 되고 이므로 이고 이므로 이다.
공진주파수에서 캐패시터에 흐르는 전류 에서 이므로
이고 이므로 이다.
따라서 와 는 입력전류 에 Q배 증폭되고 두 전류의 위상차는 180°이다.
6.결과 보고서
※각 항목에 반드시 검토 및 토의 내용을 작성하여 제출할 것.
실험번호
제출일
제출자
실험조
학번
이름
6
2014. 10. 29.
실험1 RLC 직렬 공진회로
공진
주파수
Q
Q
(이론값)
240Ω
33.7kHz
2.44V
2.44V
640mV
1.68V
1.76
1.86
120Ω
33.7kHz
4.08V
4.08V
840mV
1.28V
3.56
3.75
실험에서 ,를 측정하기 위해 오실로스코프의 CH1와 CH2의 프로브를 +,- -,+ 순서로 연결한 다음 CH2의 부호를 바꿔서 ,를 측정하였다(오실로스코프의 내부에 그라운드가 있으므로 +,- +,- 순서로 연결하면 측정이 안됨). 실험에서 주파수를 변경하면서 와가 같은 주파수를 찾아보니 33.7kHz가 측정되었고 예비보고서 작성 시 이론적으로 계산한 값 35.6kHz와 약간 차이가 있었음을 알 수 있었다. 공진주파수에서 인덕터와 커패시터의 용량에 오차가 있어서 이론상의 주파수와 약간 차이가 있었다고 생각한다. 직렬공진 회로에서 을 이용해 Q를 계산해 보니(R=240.6Ω) Q는 1.76이 나왔고 이론값과 0.1정도 차이가 났다. 저항을 120Ω(실 측정값 119.3Ω)으로 바꿔서 실험한 후 Q를 계산하니 3.56이 나왔고 저항이 1/2배 되면 Q값이 약 2배가 되었음을 알 수 있었고 이를 통해 Q는 저항 R과 반비례 하는 것을 알 수 있었다. 실험을 통해 공진주파수에서 와의 전압의 크기는 거의 같고 위상이 반대여서 인덕터와 커패시터에 걸리는 전압가 최소가 되고 저항에 걸리는 전압이 최대가 되는 것을 알 수 있었다.
실험2 RLC 병렬 공진회로
공진 주파수
Q
Q(이론값)
33.7kHz
52.8mA
52..8mA
3.9mA
10.7
11.4
RLC병렬 회로를 구성할 때 인덕터와 커패시터에는 1Ω을 직렬연결하여 1옴에 걸리는 전압을 측정하면 V=IR에서 R이 1이므로 V=I이기 때문에 인덕터와 커패시터에 흐르는 전류를 측정 할 수 있다. 주파수를 변화시키며 와가 같은 주파수를 찾아보니 33.7kHz가 측정 되었고 이론값 35.6kHz와 약간 차이가 있음을 알 수 있었다. 병렬공진 회로에서 이고 이를 이용해 측정값 Q를 계산하니 10.7이 측정되었고 이론값 Q와 약 0.7정도 차이가 있었다. 이 실험을 통해서 공진주파수에서 병렬로 연결된 인덕터와 커패시터에 흐르는 전류의 크기는 같고 위상은 반대여서 전류의 합이 최소가 되고 저항에 최대 전류가 흐르는 것을 알 수 있었다.

키워드

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