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소개글

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목차

Ⅰ. 임피던스와 등가회로
1. 특성 계산상의 가정
2. 등가 회로의 유도

Ⅱ. 임피던스와 교류회로
1. 실험 목적
2. 이론
1) 리엑턴스(Reactance)
2) 임피던스(Impedance)
3) 커패시터(Capacitor=콘덴서)
4) 교류회로에서의 임피던스와 위상각의 관계
5) RLC교류회로의 임피던스와 전류전압관계
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험 방법
1) R-L 회로
2) R-C 회로
3) R-L-C 회로

Ⅲ. 임피던스와 직류회로

Ⅳ. 임피던스와 회로측정
1. 목적
2. 원리

Ⅴ. 임피던스와 에미터공통증폭기
1. 입력 임피던스
2. 출력 임피던스
3. 전력이득

참고문헌

본문내용

nducter의 reactance X=2πfL, 임피던스 Z의 관계를 그린다.
2) R-C 회로
적당한 저항 팩과 콘덴서 팩을 명판의 위치에 부착하고, 코일의 위치에 연결선으로 단락시켜 둔다.
실험 방법은 위의 R-L 회로 실험과 같은 절차를 거친다.
3) R-L-C 회로
적당한 저항 팩, 코일 팩, 콘덴서 팩을 명판의 위치에 부착, 연결한다.
R-L 회로 실험과 같은 방법으로, 전압을 측정할 때 각각의 소자에 걸리는 전압을 모두 측정해야 한다.
Ⅲ. 임피던스와 직류회로
저항을 포함한 교류회로에서의 교류전류의 흐름을 방해하는 정도를 임피던스라고 하고 Z로 표시한다. 이때 직류 회로 해석 시와 동일하게 교류 전류와 전압의 관계는 옴의 법칙이 적용되어 다음과 같이 표시된다.
V=ZI
Z=V/I
회로에서 저항소자의 전압, 전류를 각각 VR IR 그리고 리액턴스 소자의 전압 전류를 각각 VX, IX라고 하면 저항 소자와 리액턴스 소자에 흐르는 전류는 동일한 크기와 동일한 위상이 된다. 즉
I=IR=IX
그러나 리액턴스 소자의 전압 VX는 전류IX보다 90。앞선 위상이 되므로 저항 소자의 전압 VR과는 90。의 위상차가 있다.
임피던스 삼각형에서 쉽게 알 수 있듯이 저항 소자값 R와 회로의 임피던스 크기 Z사이의 각 θ는 회로의 소자값 R,X 로부터 구해지며, 이를 위상각이라 한다. 위상각은 공급된 교류 소자R에서의 교류 전압 VR과의 상대적인 위상차를 의미하며, 페이저도에서 알 수 있듯이 리액턴스 소자의 교류 전압 VX 와의 위상차도 쉽게 구할 수 있다. 따라서 위의 식의 위상각을 이용하면 임피턴스를 구하는 식을 이용하지 않고서도 회로의 임피던스를 구할 수 있게 된다. 즉, 회로에서 리액턴스 성분 소자가 커패시터이면 회로는 RC직렬 회로이고, 소자가 인덕터이면 회로는 RL직렬 회로가 된다.
Ⅳ. 임피던스와 회로측정
1. 목적
저항, 코일(inductor) 및 콘덴서(capacitor)로 구성된 교류회로에서 저항값 R과 inductance(인덕턴스) L, 커패시턴스(capacitance) C를 각각 측정하고, 직렬 R-L-C 회로의 임피던스(impedance)를 구한다.
2. 원리
직류(DC)회로에서 금속 도체 내의 전자는 같은 방향으로 흐른다. 교류(AC)회로에서는 한 방향으로 잠깐 흘렀다가 방향을 바꾸어 역방향으로 같은 시간동안 흐르고는 다시 방향을 바꾼다. 이러한 변화는 1초에 여러 차례 반복된다.
60Hz의 교류회로에서는 1초에 120번의 방향변화가 일어난다. 이와 같이 교류에서는 전압 E와 전류 I의 순간값은 계속 변한다. 따라서 전압 E와 전류 I는 다음과 같이 표현할 수 있다.
여기서 과 은 각각 전압과 전류의 최대값이며, t는 시간, 는 또는 로 각 진동수이고, f는 주파수로서 cycle/s 또는 hertz(Hz)로 표시되며 는 초기의 위상각이다. 이와 같은 교류전압 E와 전류 I를 저항 R, 인덕턴스 L, 커패시턴스 C의 직렬회로에 가하는 경우를 생각하자.
이 회로에서 R, L, C 각각에 걸리는 전압 는
(1)
(2)
(3)
이다. 따라서 교류전압 E는
(4,5)
한편, 식(2)의 전류 I를 식(4)와 식(5)에 대입하면,
(6)
(7)
(8)
가 되며, 과 는 와 각각 의 위상치를 가지고 있음을 식 (8), (9)에서 알 수 있다.
따라서 과 가 최대값 과 에 도달하는 시간 역시 과 비교하여 π/2와 -π/2를 갖게 된다. 이를 벡터 도형법을 써서 표시하면,
(9)
또 식(8)과 식(9)에서의 최대 전압값은 일 때와 일 때 각각 일어나므로 그 때의 최대 전압값을 이라 하면
(10)
(11)
(12)
이 된다.
여기서 직류회로에서의 Ohm의 법칙 E=IR에서 R에 해당되는 과 I/ω C을 각각 inductive reactance , capactive reactance 라 한다. 즉,
(13)
(14)
이다.
식(13)에서 L을 henry로, f를 cycle/s(Hz)로 표시하면, 은 ohm으로 표시되고 식(15)에서 C를 farad, f를 cycle/s(Hz)로 표시하면, 도 역시 ohm으로 표시된다.
따라서 R-L-C회로에서 각각 최대 전압 은 , , 이므로 직류회로의 저항에 해당되는 교류회로의 임피던스 Z는 식(10)에 의해서
(15)
가 되며, 위상각는
(16)
이다.
Ⅴ. 임피던스와 에미터공통증폭기
1. 입력 임피던스
증록기의 입력 임피던스 Zin 혹은 Rin은 입력 신호 전압 Vin과 입력 신호 전류 iin의 비로 정의된다.
Rin = Vin / Iin
그러므로 RiN은 실험에서 Vin과 Iin을 측정하여 식(15-1)에 대입하면 얻을 수 있다. 에미터 공통 증폭기의 입력 임피던스는 입력 회로에 축퇴 귀환을 시킴으로써 증가될 수 있다.
2. 출력 임피던스
증폭기의 출력 임피던스 Zout은 출력 회로에 가변저항기 Rout을 첨가함으로써 실험적으로 얻을 수 있으며, 그 과정은 다음과 같다.
먼저 부하를 걸지 않고 출력신호 Vout을 측정한다. 다음에 부하를 연결하고 새로운 출력 신호 Vout이 앞에서 측정된 값 Vout의 반이 될 때 까지 부하를 저장 한다. Rout을 회로에서 분리하여 그 값을 측정한다. 측정된 저항값이 출력 임피던스 Zout이다.
3. 전력이득
증폭기의 전력 이득은 입력 대 출력 신호 전력이다.
Powergain = Pout / Pin
= (Vout / Vin)²×Rin / Rout
= 10 log(Pout / Pin)
참고문헌
ⅰ. 김군태 외 3명(2010), 등가회로 모델링을 이용한 적층구조 PCB의 임피던스 저감 연구, 한국정보통신설비학회
ⅱ. 김동진 외 4명(2010), 임피던스 기법을 이용한 배관 국부 손상 모니터링, 한국구조물진단유지관리공학회
ⅲ. 김지은(2005), 새로운 구조의 가변 임피던스 변환기 설계, 서강대학교
ⅳ. 고덕원(2011), 임피던스 변환 회로를 이용한 건식 능동 뇌파 전극 개발, 고려대학교
ⅴ. 송락현 외 2명(2000), 교류 임피던스법에 의한 인산형 연료전지의 산소전극 특성 연구, 한국전기화학회
ⅵ. 정도운 외 2명(2006), 임피던스법을 이용한 혈류량 변화 측정, 한국해양정보통신학회

키워드

임피던스,   등가회로,   교류회로,   직류회로,   회로측정,   에미터공통증폭기