오실로 스코프의 사용법

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본문내용

도형은 계속 움직이게 된다. 두 주파수의 비가 간단한 정수배가 되면 정지해 있는 Lissajous 도형을 얻게 된다. 그림 4를 참조하면 수평 주파수 fH와 수직 주파수 fV의 비는 다음과 같이 구할 수 있다.
f_V over f_H ~=~ {수직~ peak의~ 수} over {수평~ peak의~ 수} ``
(1)
그림 6에는 몇가지 주파수비에 대한 Lissajous 도형의 예가 그려져 있다.
그림 6. 몇가지 주파수비에 대한 Lissajous 도형의 예
③ 두 sine파의 주파수가 같으면 Lissajous 도형은 일반적으로 그림 7(a)에서처럼 타원이 된다. 이 타원의 중심을 좌표축의 원점에 놓고 그림 7(b)처럼 a와 b를 정의하면, 두 파의 위상차를 다음과 같이 구할 수 있다.
수평축 전압의 위상을 0으로 잡으면,
v_H ~=`` V_H ``sin ( omega t ) ``
, (2)
v_V ~=`` b ```sin ( omega t ``+``phi`) ``
(3)
으로 쓸 수 있다. 시간
t ``=``0``
에서
v_H ``=``0``
, 즉 수직 좌표축이 되고, 이 때 수직전압은
v_V ~=~ b`` sin phi ~=~ a``
(4)
이므로 위상각
phi``
는
phi ~=~ arcsin a over b ``
(5)
로 구할 수 있다.
그림 7. Lissajous 도형에서 위상각 구하기
3. 실험기구
가변 DC 전원 (10 V DC)
Oscillator 2 개
저항 (1000 , 10000 , 1/4 W)
가변저항 (10 k )
Capacitor (0.033 F)
Oscilloscope
Multimeter
4. 실험 방법
(1) 교류 파형 (전압, 주파수)의 측정
1) Oscillator의 주파수를 10 kHz 정도로 선택하고, oscillator의 출력전압 값을 multimeter로 측정하여 표 1과 같이 변화시키시오. 각각의 출력전압 값에서 파형을 oscilloscope로 관찰하여 그 peak-to-peak 값(Vp-p)을 측정하고, 그에 해당하는 유효값(Vrms)을 계산하여 표 1에 기록하시오.
파형이 정지하지 않으면 oscillator의 주파수를 미세 조정하여 세우거나, external triggering을 사용합니다. External triggering을 사용하려면, oscillator의 출력 전압 (혹은 oscillator에 따라서는 SYNC OUTPUT 신호)를 oscilloscope의 TRIG INput connector에 연결하고 source select switch를 EXT에 놓으면 됩니다.
2) Oscillator의 출력 전압을 1 V 정도로 선택하고, oscillator의 주파수를 표 2와 같이 변화시키시오. 각각의 출력 값에서 파형을 oscilloscope로 관찰하여 그 주기를 측정하고, 그에 해당하는 주파수를 계산하여 표 2에 기록하시오. (주파수를 바꾸면서 oscillator의 출력전압 값이 바뀔 수 있으나, 이 실험에서는 파형이 관측되기만 하면 상관이 없습니다.)
(2) 직류 전압의 측정
1) 그림 8의 회로를 구성하시오.
2) 가변저항 R2의 값을 변화시키며 그 양단의 전압을 multimeter로 측정하여 표 3과 같이 변화되도록 하며, 각각의 전압 값에서 출력을 oscilloscope로 관측하여 표 3에 기록하시오.
그림 8. 직류 전압 측정 회로
(3) Lissajous 파형에 의한 주파수 비 및 위상각 측정
1) Oscilloscope를 "두 신호 합성 방식"에 두고, oscillator 두 개를 oscilloscope의 수평입력 및 수직입력에 연결하시오. 수평축 oscillator의 주파수를 적절히 선택하여 읽고, Lissajous 도형을 보고 표 4와 같은 주파수의 비가 되도록 수직주파수를 변화시킨 후, 수직축 oscillator의 주파수를 읽어 표 4에 기록하시오.
2) 그림 9의 회로를 구성하시오. Oscillator의 출력을 oscilloscope의 수평입력에 연결하고 저항 양단의 전압을 수직입력에 연결하시오. 가변저항 R의 값을 표 5와 같이 바꾸면서 Lissajous 도형의 a/b 값을 읽고 식 (5)에 의한 위상각을 표 5의 위상각(실험)에 기록하시오. 이론적인 위상각
tan^-1 [1 / (omega R C)] ``=`` tan^-1 [1 / (2 pi R times 0.033times10^-6 )]``
을 계산하여 표 5의 위상각(실험)에 기록하고 실험값과 비교하시오. Oscilloscope의 내부에서 수평입력과 수직입력의 ground 단자들은 단락되어 있으므로, 수평입력과 수직입력의 공통 단자인 A점이 각각 수평입력과 수직입력의 ground가 되도록 연결해 주어야 합니다.
그림 9. 위상각 측정 회로
실 험 결 과 보 고 서
보고자: 학과 및 학년
학 번
이 름
보 고 일 자 :
실험제목 : 오실로스코우프의 사용법
I. 측정값
(1) 교류 파형 (전압, 주파수)의 측정
표 1. Oscilloscope를 사용한 교류 전압 측정
Multimeter
측정전압 (V)
0.5
1
1.5
2
2.5
3
4
Vp-p (V)
Vrms (V)
표 2. Oscilloscope를 사용한 교류 주파수 측정
Oscillator
주파수 (Hz)
20
100
500
1 k
10 k
50 k
250k
Oscilloscope
측정주기 (ms)
Oscilloscope
측정주파수 (Hz)
(2) 직류 전압의 측정
표 3. Oscilloscope를 사용한 직류 전압 측정
Multimeter
측정전압 (V)
0.1
0.5
1
5
10
15
25
Oscilloscope
측정전압 (V)
(3) Lissajous 파형에 의한 주파수 비 및 위상각 측정
표 4. Lissajous 파형에 의한 주파수 비 측정
주파수 비
(fV : fH)
1:1
2:1
1:2
2:2
1:3
2:3
3:5
수평 주파수
(fH, Hz)
수직 주파수
(fV, Hz)
표 5. Lissajous 파형에 의한 위상각 측정
가변저항 값
( )
100
300
500
700
1100
1500
a/b
위상각 (실험)
위상각 (이론)
II. 토의 사항

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