키리히호프(KVL, KCL), 직렬회로, 병렬회로,직병렬 공진,공진응용

목차

1. 키르히호프의 법칙(KCL,KVL) ----------------------------- 2

2. 저항만 있는 회로 ------------------------------------ 6

3. 코일만 있는 회로 ------------------------------------ 7

4. 콘덴서만 있는 회로 ------------------------------------ 8

5. RC 직렬회로 ------------------------------------- 9

6. RC 병렬회로 ------------------------------------ 12

7. RL 직렬회로 ------------------------------------ 14

8. RL 병렬회로 ------------------------------------ 15

9. RLC 직렬공진 ------------------------------------ 17

10. RLC 병렬공진 ------------------------------------ 19

11. 공진회로의 응용 ----------------------------------- 20

본문내용

Vc와 V은 크기가 서로 같고, 위상차가 180도가 되는 것을 알 수 있습니다.
이상의 직렬공진의 물성치들을 정리하면 아래 그림과 같다.
● RLC 병렬공진
이상적인 경우(인덕터 L의 권선저항이 0)의 병렬 공진은 X=Xc이 될 때 일어납니다.(직렬의 경우와 같음) 병렬공진이 발생하는 주파수를 직렬 공진의 경우와 마찬가지로 공진 주파수라고 합니다. X=Xc일때, C와 L을 통해 흐르는 전류 Ic와 I은 서로 크기가 같고, 위상차는 180도가 됩니다. 따라서 위 그림과 같이 두 전류는 서로 상쇄되어 전체 전류는 0이 된다. 병렬공진시, 전체 전류는 0이 되므로, 병렬 LC 회로의 임피던스는 무한대(∞)가 됩니다. 이와 같은 이상적인 병렬 공진 조건을 정리해 보면 다음과 같습니다.
X=Xc , Z=∞
*탱크회로(Tank Circuit)
탱크회로는 병렬 공진 회로의 또 다른 이름으로 코일에서는 자계, 커패시터에서는 전계의 형태로 에너지를 저장하기 때문에 생겨난 용어입니다. 회로에 저장된 에너지는 1/2사이클마다 번갈아 가면서 커패시터와 인덕터 사이를 왕복합니다. 즉, 처음에 에너지가 인덕터에 저장되어 있었다면, 이 에너지는 1/2사이클 동안 인덕터로부터 빠져 나와 커패시터를 충전시킵니다. 다음 1/2사이클 동안에는 커패시터에 충전된 에너지가 다시 인덕터로 전달되어 저장되는데, 이 과정이 인덕터와 커패시터 사이에서 계속적으로 반복됩니다. 이러한 개념이 그림18-28에 있습니다. 이제 물성치의 값들을 소개하면,
● 공진회로의 응용
공진회로는 여러 분야에 응용되고 있으며, 특히 통신 시스템에 널리 사용됩니다. 이에 저는 몇 가지 통신 시스템에서 실제로 사용되고 있는 공진 회로에 대해 간단히 살펴보겠습니다. 여기서는 통신 시스템의 전체적인 동작보다는, 전자 통신 분야에서 공진 회로가 얼마나 중요하게 사용되고 있는가를 알아보기로 하겠습니다.
*동조 증폭기
동조 증폭기는 특정 주파수 대역의 신호만을 증폭시키는 회로입니다. 일반적으로 동조 증폭기는 병렬 공진 회로와 증폭기로 구성되어 있으므로 주파수 선택성을 갖습니다. 동조 증폭기의 동작을 살펴보면, 먼저 넓은 주파수 범위를 가진 입력 신호가 증폭기를 통해 증폭됩니다. 공진회로는 증폭된 신호 중에서 상대적으로 좁은 범위의 주파수를 갖는 신호만을 통과시킵니다. 이때 위 그림과 같이 가변 커패시터ㅢ 값을 변화시켜 공진 주파수를 조정할 수 있으므로, 원하는 주파수 대역의 신호만을 통과시킬 수 있습니다. (제가 이해한 바로는 왜냐하면 병렬 공진이므로 공진이 되는 순간은 임피던스의 값이 최대가 되고 이때 병렬공진회로 으로는 전류가 흐르지못하므로 이순간에는 출력(Output)으로 전압이 검출되므로 원하는 주파수 대역의 신호만 통과시킬 수 있습니다.)
*안테나 수신부
송신기에서 발생된 무선신호는 전자기파(electromagnetic wave)의 형태로 공간을 전파(전행)한다. 이 전자기파가 수신 안테나에 도달하면 안테나에 작은 크기의 유도 전압이 발생한다. 이 때, 안테나는 어떤 주파수를 갖는 전자기파라도 수신할 수 있으므로, 아주 넓은 주파수 범위 중에서 원하는 특정 주파수 대역의 신호만을 선택할 수 있어야 한다. 위 그림은 일반적인 안테나 수신부의 회로로서 안테나에서 수신된 신호를 변압기를 거쳐 수신기까지 전달해 주는 역할을 하고 있다. 변압기의 2차 측에 병렬로 연결된 가변 커패시터는 2차 코일과 함께 병렬 공진 회로를 구성하고 있다.
*복동조 증폭기
통신 수신기 중에는 신호의 증폭도를 높이기 위해 위 그림과 같이 여러 개의 동조 증폭기를 사이에 두고 직렬로 두고 직렬로 연결하여 사용하는 것도 있다. 이 때, 변압기의 1, 2차 코일과 병렬 공진 회로를 구성하므로 대역 통과 필터의 역할을 하게 된다. 위 그림에 표시된 회로의 공진 곡선은 여러개의 병렬 공진 회로에 의해 더욱 넓은 대역폭과 큰 기울기(급한 경사도)를 갖게 되므로 이 방식을 사용하면 원하는 주파수 대역에 대한 선택도를 증가시킬 수 있다.
* TV 수신기의 신호 수신과 신호 분리
텔레비전 수신기는 영상 신호(video signal)와 음성 신호(audio signal)를 모두 수신할 수 있어야 합니다. TV 방송국에서는 영상 신호와 음성 신호를 함께 송신하는데, 각 TV 방송국 마다 6MHz의 주파수 대역폭이 할당되어 있습니다. 실제로 채널 별로 할당되어 있는 주파수 대역을 살펴보면, 채널 2의 54MHz~59MHz대역에서 시작하여, 그 다음 채널 3은 60MHz~65MHz와 같은 방식으로 채널 13의 210MHz~215MHz까지, 6MHz의 간격으로 차례대로 배열되어 있다. 텔레비전 수신기의 앞면에 있는 채널 조정 손잡이 또는 버튼으로 한 채널을 선택하면 동조 증폭기(tuned amplifier)의 주파수가 그 채널의 주파수로 조정되어 여러 채널의 신호 중에서 선택된 채널 번호에 상관없이 언제나 41MHz~46MHz의 대역폭을 갖게 됩니다. 이 주파수 대역을 중간 주파수(intermediate frequency)대역이라고 하며, 간단히 IF 대역이라고 쓴다. 이 IF 대역에는 영상 신호와 음성 신호가 모두 포함되어 있습니다. 동조 증폭기는 IF 대역의 신호를 증폭시켜 다음 단에 있는 영상 증폭기(video amplifier)에 전달한다. 위 그림과 같이 영상 증폭기에서 증폭된 신호 중에서 음성 신호는 4.5MHz대역 저지 필터(band-stop filter)에 의해 제거되고, 나머지 영상 신호만이 TV의 수상관(picture tube)에 전될됩니다. 이 대역 저지 필터를 웨이브 트랩(wave trap)이라고도 하는데, 영상 신호가 음성 신호에 의해 간섭을 받기 않도록 하는 역할을 합니다. 영상 증폭기의 신호는 대역 통과 필터(band-pass filter)에도 동시에 가해지는데, 이 대역 통과 필터의 중심 주파수는 음성 반송파 주파수(sound carrier frequency)인 4.5MHz로 조정되어 있으므로 음성 신호만이 이 필터를 통과 하게 됩니다. 대역 통과 필터를 통과한 음성 신호는 그림에 나와 있듯이 FM검파기(FM detector)를 거쳐 스피커에 전달 됩니다.

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콘덴서,   저항,   코일,   직렬병렬공진,   공진,   전류법칙,   전압법칙,   키르히호프