555 타이머_예비보고서

목차

1. 실험 목표

2. 실험 준비물

3. 예비 이론

4. 실험 방법 및 시뮬레이션

5. 고찰

본문내용

TR을 ON 시킨다.TR이 ON되면 C에 누적된 전하가 ground로 빠져나가게 된다. C의 전하가 다 빠져나가면 다시 C에는 전류가 흐르면서 충전을 시작한다. 이 과정을 계속 반복하면서 시상수에 따른 듀티비의 펄스파가 나오게 된다.
[점검문제 7.2] 1MHz를 분주하여 1초주기를 갖는 클록을 만들려면 위의 process예제를 어떻게
바꾸어야 하나? 실제로 프로그램 하여 확인하시오.
주파수를 1Hz로 분주하면 1초가 되므로 카운터를 사용하여 분과 시를 설계할 수 있다. 오실레이터로부터 1MHz의 주파수를 받아들여 초, 분, 시간을 나타내는 클록은 앞의 process 예제와 동일하게 한다. 1MHz의 주파수이므로 주기는 1/100만초가 된다. 클록은 매번 카운트해서 500000번 이상이면 즉 1/100만 x 500000 = 0.5초이면 sec_clk를 high 로 한다. 이 과정을 반복하면 sec_clk는 100번의 주기 즉 1초의 주기를 가지는 클록이 된다. 따라서 앞의 예제에서 49를 499999로 바꾸어 주면 된다.
계속 이어집니다.
4. 실험 방법 및 시뮬레이션
[예비실험 1.] 위의 예제 7.1을 Pspice로 실행하시오.
C2 = 0.001uF , RA = 2.2KΩ , RB = 100KΩ
t1 = 0.693(100K)Ω(0.001uF) = 69.3 micro초
t2 = 0.693(100KΩ + 2.2KΩ)(0.001uF) = 70.8 micro초
T = t1 + t2 = 140 micro초
f = 1/T = 1/140 micro초 = 7.14KHz
듀티비 = (70.8/140) x 100% = 50.5%
파형을 보면 펄스가 1인 부분과 0인 부분의 시간이 거의 같다. 시작부분의 0인부분의 펄스가 조금 긴 건 약간의 delay가 있었기 때문 이였음을 알 수 있다.
[예비실험 2.] 위의 예제 7.1에서 주기 T가 100usec이고 Duty = 60%가 되도록 회로를 설계하시오. 주의 = 저항을 선택할 때 실제 존재하는 저항 값으로 선택하시오. 만약 정확하게 일치하지 않으면 실제 저항 값을 사용하고 값을 비교하시오.
t1 = 0.693RA(0.001uF) = 40 micro초
RA= 57.72kΩ 실제실험 할 때는 60kΩ 이다.
t2 = 0.693(60KΩ + RB)(0.001uF) = 60 micro초
RB= 25kΩ 또한 주파수는 주기의 역수이므로
f = 1/T = 1/100 micro초 = 10KHz 가 된다.
따라서 듀티비 = (58.905/100) x 100% = 58.9%
[예비실험 4.] 위의 회로에서 주기가 400msec 이고 duty cycle 이 50%인 펄스를 만드는 회로를 설계하고 출력을 LED에 연결하여 LED를 점등하시오.
t1 = 200msec, t2 = 200msec 이다. 저항값을 계산해 보면 다음과 같다.
커패시터는 10uF으로 가정하였다.
200msec = 0.693RB(10uF)
RB = 28.86KΩ
200msec = 0.693(28.86KΩ + RA)10uF
RA = 1.44KΩ
이정도 정확도의 저항을 만들기 어렵기 때문에 29KΩ과 1.5KΩ으로 근사화 해서 회로를 구성했다.
duty 비를 구하면 다음과 같다.
t1 = 0.693(29KΩ)(10uF) = 200.9 micro초
t2 = 0.693(29KΩ + 1.5KΩ)(10uF) = 211 micro초
duty cycle = t2/T x 100% = ( 211msec / 411.9msec ) x 100% = 51.3%
출력파형은 펄스가 1인 부분과 0인부분의 시간이 거의 일치한다.
[예비실험 5.] 555타이머의 내부구조를 그려보고 작동원리를 설명해 보시오.
[점검문제 7.2] 하고 같은 문제이므로 생략합니다.
[예비실험 6.] 타이머를 사용하는 실제 회로의 예에 대해 설명하시오.
타이머를 사용하는 실제 회로의 예로서 멀티바이브레이터를 들 수 있다. 555 타이머는 멀티바이브레이터 회로에서의 사용을 위해 특별히 디자인 된것이다. 멀티바이브레이터 회로는 2개의 가능한 출력을 갖는다. 출력은 항상 HIGH나 LOW이고 그 중간의 출력값은 불가능하다. 멀티바이브레이터 회로에는 3가지의 기본형이 있는데, 단안정 멀티바이브레이터, 쌍안정 멀티바이브레이터, 비안정 멀티바이브레이터가 있다.
단안정 멀티바이브레이터 회로 : 하나의 안정한 출력상태를 갖는다. 이 회로는 상시 폐로 되어 있거나 상시 개로되어 있는 순간 동작 스위치와 같이 HIGH 상태이거나 LOW 상태를 유지한다.
쌍안정 멀티바이브레이터 회로 : 2개의 안정된 출력상태를 갖는다. 2개의 출력 상태는 무한히 유지될 수 있다. 이 회로의 입력단으로 트리거 펄스가 들어올 때마다, 회로의 출력은 LOW 상태에서 HIGH 상태로, 또는 HIGH 상태에서 LOW 상태로 계속해서 그 값을 바꾸게 된다.
비안정 멀티바이브레이터 회로 : 출력값이 불안정한게 특징이다. 단안정 멀티바이브레이터나 쌍안정 멀티바이브레이터와는 달리, 비안정 멀티바이브레이터는 트리거 입력이나 여타 다른 종류의 입력이 전혀 필요가 없다. 비안정 멀티바이브레이터 회로에 전원이 연속적으로 공급되는 한 출력 값은 HIGH 상태나 LOW 상태 사이를 계속적으로 진동하게 된다. 각 출력 상태가 유지되는 시간 길이는 회로 내의 특정한 소자들의 값에 따라 결정되는 타이밍 구간에 의해 결정된다.
5. 고찰
이번에는 클록에 대해서 공부하였다. 클록은 동기화 회로에서 어느 시점에 출력을 내보내야 하는지를 결정하기 때문에 디지털 회로에서 매우 중요한 역할을 하는 것 같다. 그리고 그 내용과 기능면에 있어서 참으로 흥미로웠다. 특히 시뮬레이션을 돌렸을 때 출력파형이 일정한 간격으로 주기가 작아지는 것에 신기함을 느낄 수 있었다. 예비실험에서는 100% 맞는 저항을 만들기 어렵기 때문에 거의 비슷한 저항으로 사용하였다. 근데 실제실험에서도 결과에서 약간의 오차가 발생할 것 같다. 실제 실험을 통해서 555 타이머의 동작을 직접 확인해 볼 수 있는 소중한 경험이 될 것 같다. 이번 실험 역시 하찮은 실수 하나라도 발생하지 않도록 주의집중 하면서 실험을 진행해 나가야 겠다.

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