전자오르간

소개글

전자오르간 에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적
2. 재료
3. 회로도
4. 동작원리

본문내용

cc)로부터 0에 접근해서 TR₁ 의 상태에서 도통 상태로 반전된다.
멀티바이브레이터는 2개의 트랜지스터를 [그림a]과 같이 접속하여, TR₁의 출력을 TR₂에 가 하고 그 출력을 TR₁에 되먹임시켜 발진시키는 회로이다. 전원을 ON하였을 때 TR₂는 통전 상태(ON), TR₁은 차단 상태(OFF)가 되었다고 가정하고, 이 순간 회로의 동작상 콘덴서 C₂가 완전히 방전 상태, C₁이 전원 전압과 거의 같은 전압으로 충전된 것으로 한다. 회로의 동작은
① 이 차단 상태이므로 TR₁의 컬렉터 전압은 전원 전압 Vcc까지 상승한다. 이 전압이 순간적 으로 TR₂의 베이스에 가해지고 그 베이스가 큰 + 전압으로 되므로 큰 베이스 전류 Ib₂ 가 흐른다. 이 때 C₂는 C₂Rc₁의 시정수에 따라 Vcc까지 충전된다.(Vcc→Rc₁→ C₂→TR₂)
② C₂가 충전되어 버리면 TR₂의 베이스 전위 VB₂는 일정 전위를 유지한다.
③ 또한, TR₂의 베이스 전압 VB₂ 가 순간적으로 Vcc로 되어 베이스 전류 Ib₂와 컬렉터 전류 Ic₂가 최대로 흐르면 TR₂의 컬렉터 전압 Vc₂는
까지 강하한다. 단, rce₂는 TR₂의 C-E간 내부저항이다.
④ 따라서, 이 때, TR₁의 B-E간 전압 VB₁은 C₁의 양단 전압()과 Vc₂의 합이 되 므로 V = -(Vcc + RB₂ ) 로 되고, TR₁의 B-E간에의 역방향으로 되어 TR₁이 차단된다.
⑤ C₁에 축적된 전하는 TR₂와 RB₂를 통하여 방전한다. (시정수 : C₁RB₂)이며, 방전 경로는 ( C₁ → TR₂ → 접지 → Vcc →RB₂→C₁ ) 이 때 B-E간 전압이 변화한다. 즉 VB₁이 0전위 가 되고, 그 후 + 의 전위로 되어 Ib1이 흐르는 전위에 도달한다.
⑥ Ib2가 흐르기 시작하여 TR₁의 컬레터 전위는 Vc₁까지 강하한다.
⑦ μc₁이 Vc₁까지 강하하면 TR₂의 전압 VB₂는
VB₂=-(Vcc-Vc₁) 이 되어 TR₂는 차단된다.
⑧ [그림2]와같이 TR₂가 차단 상태이므로 μc₂≒ Vcc가 되고, 이 때 C₁Rc₂의 시정수에 따라 Vcc까지 충전한다.(VCC → Rc₁→ C₁→ TR₁)
⑨ [그림3]과 같이 C₂에 축적되어 있던 전하는 TR₁과 RB₂을 통하여 방전한다. (시정수 : C₁RB₁), 방전 경로는 C₂→ TR₁→ 접지 → Vcc → RB₁ → C₂ 이 때 VB₂가 0전위, +로 변화하 여 Ib₂가 흐르는 전위에 도달한다.
⑩ 이상과 같이 TR₁과 TR₂가 번갈아 동작하여 발진이 이루어진다. 이 때 TR₂의 통전 기 은 C₁RB₁의 시정수로 정해진다.
* 비안정 멀티바이브레이터의 발진 주기 T 및 주파수 f는 TR₁과 TR₂의 차단 시간을 각각 γ=γ₁+γ₂=0.7(C₁Rbe₂+C₂RRB₁)
만일RB₁= RB₂ = RB, C₁= C₂= C 라고 하면
○이번 텀프로젝트의 회로에서 만들어진 구형파의 주기는 다음과 같다.
회로에서 만들어진 구형파의 주기는 , v2가 Vth-Vdd에서 Vic로 충전하는데 필요한 시간을 구함으로써 계산할 수 있다. 회로 구조가 확실한 시간 간격에 대해 ,v2는 Vc와 같을 것이며 식(1)로 표현될 것이다.
(1)-
여기서 t=0은 게이트2의 출력이 high로 바로 스위치 되는 점으로 정의 된다.식(1)은 t=0에서 v2=Vth-Vdd를 만들고 t=∞에서 v2=Vdd를 만든다는 것에 주의해야 한다. (커패시터 전압 Vc는 결코 Vdd에 도달하지는 않지만 회로가 상태를 스위치해서 -Vdd로 커패시터가 충전하기 시작할때까지 단지 Vdd를 향해 충전한다.) 그림에서 지적하듯이 커패시터 전압은 반주기 T/2 후 Vic에 도달할 것이다. 식(1)에 V2=Vo=Vic와 t=T/2를 대입하고 T에 대해 풀면 식(2)가 된다.
-(2)
실험에서 사용한 CMOS IC 4011은 Vth=Vdd/3.5로 식 (2)에 적용하게 되면,
-(#)
이 된다. 즉 발진주기는 T=1.75RC[s]가 됨을 알 수 있다.
텀프로젝트에 쓰인 전자오르간에는 반음을 구현할 수 있도록 커패시터를 하나 더병렬로 달고 그부분에 스위치를 달아놓았다. 회로에서 보면 0.01uF에 스위치를 눌렀을 경우 500pF의 커패시터가 병렬로 연결되어 멀티바이브레이터 내의 커패시턴스가 커지게 되므로, C=C1+C2 가 되면서 발진 주파수는 낮아지게 되고 ek라서 반음(원음에서 30HZ낮은 음)을 내게 된다.
PART-3 - LED 구동회로 -
LED 구동 회로도 음계 발생회로와 같이 비안정멀티 바이브레이터를 이용하여 트랜지스터의 컬렉터 단에 연결된 LED를 점멸하게 된다.
간략히 동작에 대해 알아보면, 위의 회로의 입력에 HIGH신호가 들어오게 되면,
G1과 G2는 비안정 멀티바이브레이터로 동작하여 발진을 하게 되고 LOW신호가 들어오게 되면 발진을 멈춘다. 그리고 G3,G4는 G1,G2에서 만들어낸 신호를 반전시켜서 트랜지스터의 컬렉터 단에 연결된 LED를 교대로 점멸시켜준다.
입력의 HIGH 신호와 LOW신호는 음계 발생회로의 출력과 같게 된다. 즉 건반을 누르고 있는 동안에는 LED구동 회로에 HIGH신호가 짧은 주기로 연속적으로 들어가게 되므로, LED구동회로는 발진을 하게 되고, LED구동 회로의 멀티바이브레이터회로가 발진을 하여 트랜지스터1을 발진 주기에 맞춰서 ON-OFF시키고, 반전회로에 의해서 트랜지스터2가 ON-OFF되어 녹색 및 적색 LED에 교대로 불이 들어오게 된다.
LED점멸의 주기는 LED 구동회로의 발진 주기와 같게 되고, 발진 주기를 구하는 공식은 위에서 음계 발생회로에ㅐ서 사용한 식 (3)과 같다.
T=1.75*10*10*0.02*10[s]
=0.35[s]
f=1/T= 2.86Hz
PART-4 -스피커 구동회로-
위 그림에서 보이는 Q1트랜지스터는 음계 발생회로에서 생긴 구형파를 전력 증폭하여 스피커를 구동하게 하는 역할을 한다.
트랜스, 즉 출력 변압기는 스피커의 낮은 임피던스와 증폭기 출력 회로의 높은 임피던스 사이의 임피던스 정합을 위한 장치로 사용되며, 전압은 낮추고 전류는 증가시켜 멀티 바이브레이터에서 나오는 구형파의 신호를 사람이 들을 수 있게 해준다.

키워드

전자오르간,   멀티바이브레이터,   트랜지스터,   음계발생회로