중앙대 전기회로설계실습 예비07 RC회로의 시정수 측정회로 및 방법설계

목차

3. 설계실습 계획서 (이론 3, 8장 참조)
3.1 DMM으로 전압을 측정할 때 내부저항이 매우 크다는 것을 앞에서 실험하였다.(정도) DMM의 내부저항을 측정하는 방법을 설계하여 제출하라.
3.2 DMM의 내부저항과 의 커패시터를 이용하여 RC time constant를 측정하고자 한다. 시계를 이용하여 충전시간을 측정하거나 방전시간을 측정하는 방법을 설계하여 제출하라.(스위치를 사용하는 것이 바람직하며 한번만 측정하지 말고 여러 번 여러 시간에 대해 측정하여 평균을 내도록 한다.)
3.3 Time constant가 이며 저항과 커패시터가 직렬로 연결된 회로를 설계하여 제출하라. 이때의 전류파형(= 저항전압 파형), 커패시터전압 파형, RC time constant를 scope와 function generator로 측정하려 한다. FG의 출력을 0.5V의 사각파(high=0.5V, low=0V, duty cycle=50%)로 할 경우 저항전압, 커패시터전압의 예상파형을 그래프로 그려서 제출하라.(가능한 한 PC의 EXCEL 사용)
3.4 (a) 실험 3.3의 회로에서 FG 출력(CH1)과 저항전압(CH2)를 동시에 관측할 수 있도록 회로와 scope의 연결 상태를 그리고 제출하라.
3.5 (a) FG출력(CH1)과 커패시터전압(CH2)을 동시에 관측할 수 있도록 회로와 scope의 연결상태를 그리고 제출하라.
3.6 FG, 저항, 커패시터의 순서로 연결하고 저항의 양단에 scope의 단자를 연결하였을 때 파형이 어떻게 될 것인가 설명하라.
3.7 위에서 계산한 τ가 주기인 사각파를 RC 회로에 인가했을 때 예상되는 저항, 커패시터의 전압을 대충 그리고 그 이론적 근거를 설명하라.

본문내용

3. 설계실습 계획서 (이론 3, 8장 참조)
3.1 DMM으로 전압을 측정할 때 내부저항이 매우 크다는 것을 앞에서 실험하였다.(정도) DMM의 내부저항을 측정하는 방법을 설계하여 제출하라.

다음과 같은 회로를 설계 할 수 있다.

DMM

에 측정 값을 대입하면, 을 구할 수 있다.

3.2 DMM의 내부저항과 의 커패시터를 이용하여 RC time constant를 측정하고자 한다. 시계를 이용하여 충전시간을 측정하거나 방전시간을 측정하는 방법을 설계하여 제출하라.(스위치를 사용하는 것이 바람직하며 한번만 측정하지 말고 여러 번 여러 시간에 대해 측정하여 평균을 내도록 한다.)

DMM

위의 회로에서 SPDT를 사용하였고, 방전시간을 측정하는 회로를 설계하였다. 시간상수 가 의미하는 것은, 커패시터가 완전이 충전되었을 때, 방전이 시작되고 만큼의 시간이 흐르면, 커패시터의 전압이 배, 약 37%로 줄어든다는 것이다.
따라서 시간상수를 구하기 위해, 커패시터를 완전 충전시킨 후, 스위치를 눌러 전원과 분리시키고, 저항과 커패시터를 연결하여, 커패시터를 방전시킨다. 방전이 시작부터 커패시터의 전압이 이 되었을 때까지 걸린 시간을 로 측정한다.
시간 측정은 사람이 하는 것이므로 오차가 생긴다. 따라서 여러번 이 과정을 반복하여 평균값을 구한다.

3.3 Time constant가 이며 저항과 커패시터가 직렬로 연결된 회로를 설계하여 제출하라. 이때의 전류파형(= 저항전압 파형), 커패시터전압 파형, RC time constant를 scope와 function generator로 측정하려 한다. FG의 출력을 0.5V의 사각파(high=0.5V, low=0V, duty cycle=50%)로 할 경우 저항전압, 커패시터전압의 예상파형을 그래프로 그려서 제출하라.(가능한 한 PC의 EXCEL 사용)

이다.

사각파의 주기가 정해져 있지 않아서, 200를 주기로 정하였다. EXCEL을 이용하여 그래프를 그리는 방법을 몰라서, Pspice를 이용하였다. 다음과 같은 회로를 설계하였다.

참고 자료

없음