비례요소

소개글

비례요소에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. [실험 목적]
2. [기본 이론]
3. [실험 회로]
4. [사용기기 및 재료]
5. [실험순서 및 결과]

본문내용

측정
측정값
계산
20[kΩ]
2배
2V
2배
50[kΩ]
(47[kΩ])
5배
5V
5배
100[kΩ]
10배
10V
10배
* 비례이득 그래프
[비교] 이론(Pspice)와 실험(오실로스코프)을 비교하여 보았을 때, 20[kΩ]일때, 이론, 실험 결과가 Kp=2배, 50[kΩ]은 Kp=5배, 100[kΩ]일때는 Kp=100배가 되었다. 그 결과, 이론과 실험의 오차가 없는 것을 알 수 있고. 그래프를 보면 R2가 증가하면 전압도 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 저항R2와 전압은 비례관계인 것을 알 수 있다.
5.6 궤환저항 R2를 50[kΩ]으로 하고, 출력전압이 10VPP가 되도록 비례대 조정용 가변저항 R3의 설정값을 구하시오. 이 경우 R3의 값을 계산식을 이용하여 구하여 비교하고, Pspice 시뮬레이션 결과와도 비교 검토하시오.Pspice 이용한 simulation결과
오실로스코프를 이용한 실험 결과
*실험값 : R3=7400Ω 이론값 : R3=5000Ω
5.7 함수발생기를 10VPP 정현파 전압이 되도록 조절하시오.
5.8 입력과 출력전압의 위상특성을 측정하여 표를 완성하시오. 그리고 표를 이용하여 Bode선도를 작성하시오. Pspice 시뮬레이션으로 결과를 구하여 비교 검토하시오.
Frequency[Hz]
ω[r/s]
Output[vpp]
20log｜G(jω)｜
Delay Time
∠G(jω)
0.8
5
10
20
0
0
1.2
8
10
20
0
0
1.6
10
10
20
0
0
4.8
30
10
20
0
0
8
50
10
20
0
0
12
80
10
20
0
0
16
100
10
20
0
0
48
300
10
20
0
0
79
500
10
20
0
0
120
800
10
20
0
0
159
1000
10
20
0
0
480
3000
10
20
0
0
796
5000
10
20
0
0
1200
8000
10
20
0
0
1591
10000
10
20
0
0
4800
30000
10
20
0
0
7958
50000
10
20
0
0
12000
80000
10
20
0
0
15910
100000
10
20
0
0
20000
125664
10
20
1us
7.2
Frequency=1200[Hz], ω=50,000[r/s]
Frequency=12,000[Hz], ω=80,000[r/s]
Frequency=20000[Hz], ω=100,000[r/s]
Pspice측정
오실로스코프 측정
비교
및 검토
Frequency=1200[Hz]일때는 Delay Time이 나타나지 않은 것을 알 수 있다.
Frequency=12,000[Hz]일 때, Pspice의 시뮬레이션 결과에는 Delay Time이 표현되었고, 실제 실험에서의 오실로스코프에서는 Delay Time이 없었다.
Frequency=20000[Hz]일때, 12000Hz일 때 보다 오실로스코프의 파형에서 Delay Time이 확연히 눈에 보였고, 그보다 더큰 Delay Time이 Pspice의 시뮬레이션 결과에 표현되었다.
이득 그래프
위상 그래프
*전기신호가 OP-AMP에 흐르게 되면 작은 주파수에서도 시간 지연(delay time)이 발생하게 되는데, 이 현상은 주파수가 낮을 때 육안으로 확인할 수 없지만, 그 값이 커지는 고주파수에서는 위 그림처럼 육안으로 확인할 수 있게 된다, 만약 주파수가 계속 커지게 된다면, 지금 회로에서처럼 입력과 출력이 반전되는 회로가 마치 비반전 회로인 것처럼 동작하게 되는 결과가 발생할 수 있다.
5.9 입력 Vi를 2VPP, 1KHZ의 정현파를 인가하고 R2를 100[kΩ]로 할 경우 출력파형을 측정하라. 또 입력전압 파형과 출력전압 파형이 다를 경우 그 이유를 설명하라. Pspice를 사용한 시뮬레이션 결과와도 검토하시오.
Pspice 이용한 simulation결과
오실로스코프를 이용한 실험 결과
R2를 100[kΩ]로 설정하고 입력을 2VPP, 1KHZ를 인가하였을 때, 출력 값 보니 입력파형은 정현파이지만 출력파형은 구형파로 나타났다. 이는 주파수를 일정수준으로 높게 인가해 주었을 때 power supply의 인가 직류전압 DC ±12V가 회로 내에서 최대, 최소 전압을 정하는 기준 전압 역할을 하기 때문에, 출력 전압이 증폭된다 하더라도 기준 전압에 의해 출력이 잘리기 때문에 출력파형이 구형파로 나타난다.
5.10 비례대 조정용 저항을 최대에서 최소로 가변시킬 경우 출력전압의 변화를 측정하고 그 결과를 검토하라. Pspice를 사용한 시뮬레이션 결과와도 검토하시오.
[ 최대, α=1 ]
Pspice 이용한 simulation결과
오실로스코프를 이용한 실험 결과
[ 중간, 0<α<1 ]
Pspice 이용한 simulation결과
오실로스코프를 이용한 실험 결과
[ 최소, α=0 ]
Pspice 이용한 simulation결과
오실로스코프를 이용한 실험 결과
비례대 조정용 저항을 최대(α=1)로 하였을 때, 정현파 입력에 대한 출력은 크기는 10배, 위상은 반전된 정현파 출력이 나타났다.
비례대 조정용 저항이 최소값(α=0)일때와 중간값(0<α<1)일 때는 출력이 구형파 형태를 보였다. 라는 출력 전압 식에서 생각해보면 α=0일 때 출력전압이 무한대로 되는데, 실제 실험의 출력 값에서는 무한대로 가지 않고 구형파로 나타나는 이유도 역시 power supply의 인가 직류전압이 회로 내에서 최대, 최소 전압을 정하는 기준 전압 역할을 하기 때임을 확인할 수 있었다.
5.11 지금까지의 실험결과 및 시뮬레이션 결과를 바탕으로 비례요소 실험에 대한 결론을 적으시오.
1. R1과 를 고정해 주었을 때 R2 값을 변화시키며 회로를 구성하며, 함수발생기를 이용하여 일정한 구형파를 인가해 주는 실험을 통해 R2 값이 커질수록 입력에 대한 출력전압의 비가 커지는 것을 알 수 있었다.
2. R1 , , R2값을 고정해 주었을 때, 주파수를 계속 높여주면 입력값과 출력값 사이에 Delay Time이 생긴다는 것을 알 수 있었다.
3. 비례대 조정용 저항을 드라이버로 돌려서 를 작게 만들어 줄수록 출력전압의 값이 커지는 것을 확인 할 수 있었다. 이 성립한다는 것을 이해하였다.

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