발진기 설계 결과

목차

1. 실험 목적

2. 실험 내용

3. 고찰

본문내용

과 파형을 표 7-3에 기록하라.
4) 저항 및 를 변화시키면서 표 7-3을 완성하라. 이때 파형과 그 scale로 정확히 기록하라.
표 7.3
RA=22k ,RB=10k, Cl=0.1uF
측정치
수차례 측정해보았으나, 주파수의 변화가 없었습니다. 회로에도 문제가 없었고, 특별히 실수한 부분도 보이지 않았으나, 계산 값과는 다른 주파수가 나왔습니다. 이는 실험 외적인 부분에서 차이가 난 것 같습니다. 듀티율은 측정치와 비슷한 결과가 나왔습니다.
RA=22k ,RB=10k, Cl=0.05uF
측정치
RA=22k ,RB=10k, Cl=0.2uF
측정치
RA=22k ,RB=22k, Cl=0.1uF
측정치
RA [Ω]
RB [Ω]
Cl [uF]
T (계산값) [msec]
T (측정값) [msec]
듀티 사이클
(계산값)
듀티 사이클
(측정값)
22k
10k
0.1
2.92
1.93
76.19
77.78
22k
10k
0.05
1.46
1.25
76.19
75.00
22k
10k
0.2
5.83
4.00
75.00
75.00
22k
22k
0.1
4.58
3.14
66.67
62.5
+ 회로해석 & 고찰
이 회로는 555타이머를 사용한 회로로 커패시터 C1의 전압을 2번핀 트리거에 이용하는 것으로 트리거는 전원전압의 1/3보다 낮으면 유효하기 때문에 C1의 전압이 낮으면 타이머가 스타트 합니다. 이는 위의 출력 파형을 통해서 확인할 수 있습니다. C1은 6번 핀에도 연결되어있어 트리거는 C1의 전압이 전원 전압의 2/3을 넘으면 타이머를 정지시키는 기능이 있으며 타이머의 가동 중 R1과 R2를 통해 C1을 충전합니다.
이 때, 3번 핀의 out은 high가 됩니다. 타이머가 정지중일 때는 7번 핀이 0V가 되기 때문에 C1의 전압은 R2를 통해 방전 됩니다. 이를 통해서 C1의 전압이 전원 전압의 1/3이하가 되면 타이머가 스타트해서 2/3이상이 되면 정지하는 동작을 반복하면서 발진파형을 나타내게 됩니다.
위의 실험을 수차례 반복하여 실험해 보았으나, 결과 값이 변하지 않았습니다. 실험을 반복한 이유는 계산 값과 오차가 있었기 때문인데, 회로가 틀리지 않고, 똑바로 된 실험이었는데 그 결과 값이 정확하지 않았습니다. 이 또한 실험 외적인 부분이 이유라 생각됩니다. 듀티율은 비교적 계산 값과 거의 일치하였습니다.
위의 실험은 비안정 실험회로이었습니다. 이 실험은 발진의 성질을 갖는 회로로, 위의 파형 측정과 같이 커패시터의 충방전과 출력 전압의 On/Off가 일치하는 것을 확인할 수 있었습니다. 이는 비안정 실험회로의 특성입니다. 또한 위에서 측정한 것으로 알 수 있듯이, 비안정 회로에서 R과 C는 출력신호의 주파수, 주기, 듀티율에 영향을 미치는 것을 알 수 있었습니다. 이러한 특성을 이용하여 실험 3번과 같은 설계자가 원하는 발진회로를 설계하여 필요한 곳에 사용할 수 있다는 것을 알게 되었습니다.
3. 제어용 발진회로 설계
그림 7-10과 같은 발진 파형이 나오도록 555 타이머와 AND gate IC를 이용하여 회로를 구현하고 결과를 파형으로 나타내어라.
+회로해석 &　고찰
555소자 2개를 이용하여 그림 7-10과 같이 약 200us의 T(주기), 그리고 상승/하강 파형의 한 주기 표현이 25us의 시간을 가지도록 구성하였습니다. 이는 두개의 타이머에서 나오는 발진 파형을 AND게이트를 이용하여 두 개의 파형이 동일한 상승파형을 나타낼때, 출력단에서 상승파형이 나타나는 구조를 가지고 있습니다. OUTPUT1과 OUTPUT2를 비교해서 AND게이트를 통한 출력 파형을 확인 할 수 있습니다. 동일한 전압을 넣어줘서 발진이 되도록 하고, 저항 R3, R5의 저항값을 이용해 서로 주기가 다른 발진파형이 나타나도록 해서 AND게이트 단으로 출력이 되도록 설계하였습니다.
저항은 각각 가변저항을 이용하여 2.4K옴과 13.8K옴을 연결하였습니다. 이는 처음에 시뮬레이션시에 설계했던 값과는 약간의 차이를 보이는 값으로 소자의 영향으로 인한 오차로 오차범위를 만족하는 내에서 결과값을 확인 할 수 있었습니다. 정확한 저항의 값을 사용하였음에도 발진파형이 처음 설계와 맞게 작동하지 않아 가변저항을 사용하여 값을 가변시키면서 원하는 파형이 나오도록 값을 조절하면서 역으로 설계를 하는 방식으로 최종적으로 완성을 하였습니다.
3. 토론문제
- 일반적인 전기기기의 제어에 사용되는 발진회로를 조사하고, 이의 동작원리를 설명하시오
비안정 멀티바이브레이터
2개의 준안정 상태가 있어 일정한 주기로 되풀이됩니다. 즉 TR1이 ON 상태가 되면 TR2는 OFF 상태가 됩니다. 반대로 TR2가 ON이 되면 TR1은 OFF 가 되어 외부입력이 없어도 준안정 상태가 반복하여 직사각형 펄스를 발생시키는 원리입니다.
단안정 멀티바이브레이터
하나의 안정상태 또는 준안정 상태를 가지며 외부 트리거 펄스를 가하면 안정 상태에서 준안정 상태로 되었다가 어느 일정시간이 지난 후 다시 안정 상태로 돌아오는 원리입니다.
쌍안정 멀티바이브레이터
처음 어느 한쪽의 TR이 ON 상태가 되면 다른 쪽의 TR이 OFF 상태로 되었다가 트리거 펄스가 가해지면 다른 안정상태로 반전되면서 동작하는 원리입니다. 주로 분주기, 계산기, 계수기억회로, 2진 계수회로등에 많이 사용됩니다.
참고문헌
박세광, 전기공학실험설계 1, 경북대학교 전자전기컴퓨터공학부, pp.113-124
3. 고찰
이번 실험은 처음에는 파형이 제대로 나오지 않아 많이 어려웠지만 여러번 회로를 다시 꾸민 끝에 올바른 파형을 출력할 수 있었습니다. 한번 파형을 출력하자 다음 실험은 쉽게 해결할 수 있었습니다. 우선 실험 1에서는 저항의 값이 줄어들 때 T 값도 줄어든다는 것을 확인할 수 있었습니다. 그리고 실험 2에서는 저항 RB와 RA 그리고 커패시터 값이 커지면 주파수는 줄어들고 작아지면 늘어나는 것을 확인할 수 있었고, 이론적으로 구한 주파수의 값과 실험적으로 구한 주파수의 값이 거의 흡사하다는 걸 확인할 수 있었습니다. 실험 3에서는 발진파형이 나오는 것을 확인할 수 있었습니다. 이번 실험을 통해서 발진파형을 직접 눈으로 보고 확인할 수 있었습니다.

키워드

발진기,   설계,   실험,   전기공학,   전자공학,   실험결과,   분석