[A+ 4.5 결과레포트] 기초전자공학실험 - 클리퍼 회로 / 클램퍼 회로

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 장비
1. 계측장비
2. 부품
3. 공급기

3. 이론 개요
4. 실험 내용 및 결과
5-1. 문턱전압
5-2. 병렬 클리퍼
5-3. 병렬 클리퍼 (계속)
5-4. 병렬 클리퍼 (정현파 입력)
5-5. 직렬 클리퍼
5-6. 직렬 클리퍼 (정현파 입력)
6-1. 문턱전압
6-2. 클램퍼 (R, C, 다이오드 조합)
6-3. 건전지를 포함하는 클램퍼
6-4. 클램퍼 (정현파 입력)
6-5. 클램퍼 (R의 영향)

5. 실험 결론
6. 토의 및 고찰

본문내용

여 논하라. 파형 왜곡은 기대한 것인가?
방전시관과 파형이 주기보다 충분히 크지 않다.
i. 저항 R을 100Ω으로 변경하여 새로운 방전 시간 간격 5τ를 계산하라.
(계산값) = 500
j. 순서 5(i)에서 계산한 5τ를 인가 신호의 T/2와 비교하면 어떠한가? 저항 R 값이 작아지면 그림 6-13의 파형에 어떠한 영향을 미치는가?
저항값이 작아질수록 왜곡이 심해진다.
k. 그림 6-1 회로에 R = 100Ω으로 하여 설정된 입력을 인가하고 결과적인 출력 파형을 그림 6-14에 그려라. 결합 스위치를 사용하여 = 0V 선을 잘 설정하고 DC 위치에 놓고 파형 를 보아라. 선택한 수직, 수평 감도를 아래에 기재하라.
수직 감도 = 2V
수평 감도 = 250
최댓값 : 2.32V
최솟값 : -4.88V
l. 그림 6-14의 결과 파형에 대하여 논하라. 그리고 그림 6-14의 파형을 그림 6-13 파형과 그림 6-3의 적절히 고정된(clamped) 파형과 비교하라.
그림 6-14는 왜곡이 심하다.
m. 순서 5(a)부터 5(l)까지의 결과를 토대로 하여 출력파형이 입력과 동일한 특성 보유함을 보증하는 와 파형 주기(T) 사이의 관계를 설정하라. 요구되는 관계는 와 T 사이이며. 와 T/2 사이의 관계가 아님에 유의하라.
입력파형이 그대로 출력되려면 와 T차이를 값을
최대로 함으로써 왜곡이 발생되지 않게 해야 한다.
5. 실험결론
< 클리퍼회로 >
- 클리퍼는 입력되는 파형의 특정레벨 이상이나 이하의 파형을 출력하기 위해 사용한다.
- 클리퍼 회로로 교류 파형의 일부를 자르고 남은 부분을 왜곡 없이 나타낼 수 있다.
회로에 가해주는 직류전압(E)는 다이오드의 위치, 방향에 따라 출력전압에 영향을 주게 된다.
2-e는 다이오드와 직류전압에 걸리는 저항을 출력한 값인데 역방향으로 전압을 가할시 다이오드 방향과 직류전압의 방향에 의해 영향을 받고 전류에 걸리는 전압과 문턱전압이 음의 값으로 걸리게 된다.
2-e의 회로에서 건전지의 방향을 반대로 한 후, 역방향으로 전압을 가했을 때 전압의 값이 1.5V에서 +1.5V가 되므로 역방향 출력 값이 양의 값으로 뒤바뀌게 된다.
회로에 추가적으로 가해주는 전압 없이 다이오드에 걸리게 되는 전압을 측정 시 다이오드의 문턱전압을 따라가게 되며 이는 순방향 역방향 모두 적용된다. 병렬 클리퍼냐 직렬 클리퍼냐에 따라 해석 방법이 달라진다.
구형파 정현파 모두 회로의 해석방법에 따라 클리퍼 회로에서 불필요한 전압은 잘리게 되는 형태로 출력되게 된다.
회로 해석시 다이오드와 저항에 걸리는 값을 계산할 때에 다른 방법을 취하게 되며 저항에 걸린 전압을 측정시, 전체 전압에서 소모한 전압을 빼서 계산하는 방식을 이용한다.
이때, 다이오드의 역방향으로 전류가 흐를시 다이오드가 OFF상태가 되어 저항에 걸리는 전압이 0V가 된다. 이는 다이오드에 걸리는 전압을 측정했을 때 출력파형과 비교하면 다른 형태를 띠는 것이다.
클리퍼는 구형파 신호시 신호의 주기가 양에서 음에로 바뀜가 동시에 신호가 최대값으로 즉시 출력되며, 구형파는 주기가 바뀌면 신호가 최대값으로 서서히 사인파처럼 올라가는 형태를 출력한다.
구형파는 최대전압에서 바로 CUT-OFF된 전압이 출력되며 구형파는 입력전압이 직류전압이상이 될 때 바입력전압에서 가해준 직류전압만큼을 뺀 전압까지 상승 후 하강하는 출력형태를 보인다.
< 클램퍼회로 >
입력 파형의 형태가 변하지 않고 일정한 수직 레벨로 이동시키는 회로이다.
양의 전압에서 커패시터에는 입력전압에서 다이오드의 문턱전압을 빼준 전압이 걸리게 된다.
2.C에서 저항에 걸리게 되는 전압을 계산시 병렬로 연결된 다이오드의 전압 그대로 걸리게 된다.
그래프의 형태는 원래의 입력값에서 밑으로 4V 내려간 형태를 출력하게 된다.
이때, 다이오드의 방향에 따라 출력파형의 수직레벨이 뒤바뀌게 된다.
커패시터는 다이오드 ON시 반주기에서 충전되고 다이오드 OFF시 반주기에서 방전된다.
이상적인 다이오드에서 다이오드가 ON 상태일때 문턱전압+가해준 직류전압만큼의 전압이 출력되며 입력전압에서 문턱전압과 직류전압만큼을 뺀 만큼을 커패시터에 충전하게 된다.
이상적인 다이오드에서 다이오드가 OFF 상태일 때 역방향 입력전압+ 커패시터에 충전된 전압이 작용하게 됨으로써 입력된 신호 파형이 상승하거나 하강하게 된다.
- 시정수×5가 주기(T)보다 충분히 커야 왜곡이 없는 출력 파형을 얻을 수 있다.
- 시정수 값은 RC에 비례한다.
6. 토의 및 고찰
- 파형 분석시 노이즈 발생이 심했는데, 점프선을 많이 쓰거나 좁은 공간에 회로를 구성할 경우 노이즈가 많이 발생하는 것을 알 수 있었다.
노이즈가 많은 출력이 나타났을 때 최대값과 최소값을 평균값으로 계산하여 오차를 줄여야 한다.
문턱전압을 이용해 어떤 값을 계산시 측정값이 아닌 이론값으로 문턱전압을 설정해 오차를 줄여야 한다.
- 저항값이 작을수록 오실로스코프에 나타난 그래프의 왜곡현상이 심해지므로 클램퍼 회로 구성 시 충분히 큰 저항을 써야 한다.
- 시정수5의 값이 주기보다 월등히 커야 왜곡이 없는 출력 파형이 출력된다.
- 브래드 보드에서 같은 라인에 (+)/(-)를 꽂으면 안된다.
- 오실로스코프와 함수발생기, DC Supply의 선이 많아 헷갈릴 수 있으므로 회로를 구성할 때 주의해서 사용해야 한다.
- 직류전원을 포함하는 병렬연결회로에서 다이오드에 역방향이 걸리게 되면 직류전원에는 전류가 흐르지 않는다.
- 오실로스코프의 접지상태를 수시로 확인해야 파형을 제대로 얻을 수 있다.
- 클램퍼 회로를 해석할 때는 다이오드가 ‘on’ 이 될 때를 먼저 고려해 해석하면 용이하다.
- 직류전원을 포함하는 클램퍼에서 VC 값과 Vo 값을 계산하는 과정에서 VC, Vo, 직류전원의 방향을 잘 고려하여 부호를 혼동하지 않고 계산하여야 그래프에 출력된 값과 계산한 값이 다르지 않은 결과를 얻을 수 있다
구형파 입력한 회로의 출력을 디스플레이 할 때에 +반주기와 -반주기 때 끝부분이 조금씩 휘어지는 부분이 발생하는데 다른 주기로 전압이 바뀔 때 넘어가는 동안의 시간동안 만큼 휘어지게 된다.

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결과레포트,   기초전자공학실험,   전자회로 실험