정전류원과 전류-전압 변환 회로. (예비보고서)

소개글

정전류원과 전류-전압 변환 회로. (예비보고서)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

않지만 빛이 입사하면 빛의 강도에 비례한 전류가 흐른다. 미약한 빛에서는 흐르는 전류도 적기 때문에 감도가 좋은 전류-전압 변환회로가 필요하게 된다.
또한 이 회로는 저항값을 전압으로 변환하는 회로에도 사용 할 수 있다. 제너다이노드나 기준 전압 IC로 만든 기준전압으로부터 미지의 저항을 통해서 들어온 전류를 전압 으로 변환하여 미지의 저항값을 측정할 수 있다. 전류와 저항값의 관계가 반비례하므로 사용하기 어려울지도 모르지만 궤환저항을 미지저항으로 하는 것은 회로상 별문제가 없지만 궤환부분은 민감해서 외부로 인출하여 사용하는 것은 좋지 않다.
4.3 V-I Converter (Howland current pump)
오른쪽의 회로는 Howland current pump라고 불리는 Grounded-load converter이다. 이회로는 Op amp를 이용하여 voltage를 current로 변환 시켜 어느정도 범위의 Load에는 일정한 전류만을 흘려주는 정전류원으로 작동는 회로이다.
Howland current pump는 위의 회로와 같은 노턴의 등가회로로 모델링이 가능하다. ( Req = - ) 여기서의 전류원은이고 R1과 Req을 합성저항(=)으로 표현하면 로 나타낼 수있다. 여기서 는 여야지만 Load에 모든 전류가 걸려서 어떠한 Load라도 정전류원으로 작동 될 수있다. 가 무한대가 되기 위해서는의 비율이 되면된다. 여기에서 votage Compliance은 || *범위 안에 있다.
4.4 독립전원의 변환
4.5 테브난 등가회로
4.6 노턴 등가회로
4.7 테브난 정리와 노턴정리의 쌍대성
5. 실험 과정
(1) CAD 프로그램을 이용하여 다음의 회로를 구성하라. Time Domain Analysis 에 의해 R5 양단의 전압과 R5 에 흐르는 전류를 구하여 별도의 그래프를 그려라.
- Orcad 프로그램을 이용하여 그린다.
- 시뮬레이션 결과 저항 R5에는 1V 의 전압이 걸리고, 1mA 의 전류가 흐른다.
(2) Parameter Sweep 을 위하여 회로를 다음과 같이 수정하라. R5의 값을 100Ω에서 100 ㏀으로 변화시킬 때, R5 에 흐르는 전류의 변화를 구하라. 이 때, Performance Analysis 를 이용하라. Performance Analysis 의 결과로부터 그림의 회로가 정전류원으로 동작하 는 부하저항의 범위를 구하라. 또, 정전류원의 노턴 등가회로를 구하고 신호원 저항의 저항을 구하라.
- Library -> Special 을 클릭한 다음 Param 을 찾아서 Rvar = 1000 으로 설정해준다.
- 저항 R5 의 값을 100Ω에서 100㏀ 까지 10000Ω 단위로 변화를 시키면서 전류의 변화 를 측정하였다. 시뮬레이션 결과 부하저항의 크기가 클수록 전류의 세기가 감소한다는 것을 알 수 있다.
- 노턴 등가회로는 전류원과 저항과의 병렬관계로 이 때, 전류원은 저항 R2 에 흐르는 전 류의 세기이고, 저항은 R2 와 Req 로, Req 은 신호원 저항을 의미한다.
( Req = - )
(3) 위 그림의 회로에서 R5 를 1㏀ 으로 고정하라. R3 를 ±5% 범위에서 변경하면서 R5 에 흐르는 전류의 변화를 구하라.
- 저항 R5 대신 저항 R3 의 값을 변화시키기 때문에 {Rvar} 로 설정해주고 R3 의 범위를 4.199㏀ 에서 4.641㏀ 까지 50Ω 단위로 변화시켜서 시뮬레이션을 구했다.
이 실험은 R1 : R3 = R2 : R4 의 저항비가 변화함에 따라 R5의 저항값의 변화량을 측정하고자 하는 실험이다. 시뮬결과를 보면 알 수 있듯이 Rvar가 증가함에 따라 R5에 흐르는 전류가 선형적으로 변화하는 것을 알 수 있다. 에서 R2가 증가하게되면 Ro도 증가할 것이다. 그러므로 결과적으로 R3값이 점차 증가할수록 R5의 값도 점차 증가하게 될 것이다.
(4) CAD 프로그램을 이용하여 다음의 그림의 회로를 구성하라. Time Domain Analysis 에 의해 R3 에 흐르는 전류와 U1B 의 출력 전압을 구하여 별도의 그래프로 그려라. R3 가 ±5% 범위에서 변할 때, U1B 의 출력 전압의 변화를 구하라.
- 이전 실험에서 저항 R9에서 1mA 의 전류가 흐르고, 이 전류가 그대로 R3 에 흐른다. 또 U1B 의 출력전압은 -3V 로 출력되었다.
- 저항 R3 의 값을 변화시키기 때문에 {Rvar} 로 설정해주고 R3 의 범위를 0.95㏀에서 1.05㏀ 까지 10Ω 단위로 변화시켜서 시뮬레이션을 구했다.

키워드

정전류원,   전류 전압 변환,   예비보고서