기초회로실험8

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본문 예비 보고서 함수 발생기 및 오실로스코프의 사용법 제 출 일 : 2001년 4월 16일 제 출 자 : 김 정 수(3조) 학 번 : 1997029099 학 과 : 전기전자전공 강좌번호 : 07강좌 교 수 명 : 안병철교수님 조 교 명 : 황순미조교님 Ⅰ. 실 험 목 적 1. 함수발생기의 사용법과 파형에 대한 기본적인 용어를 익힌다. 2. 오실로스코프의 사용법을 익힌다. Ⅱ. 이 론 (1)함수발생기 함수발생기(function generator)는 정현파, 펄스파, 톱니파, 삼각파 등의 신호전압을 발생하는 장치로 전기회로 실험에 널리 쓰이는 장비이다. < 그림 10.1>은 함수 발생기의 구성도를 보인 것이다. 함수발생기 전면에 있는 knob 또는 button을 이용하여 파형의 주파수, 오프셋 전압, 첨두간 전압(peak-to-peak voltage), 대칭도(symmetry)등을 조절할 수 있다. <그림 10.2>는 오프셋 전압이 0인 정현파의 예를 보인 것이다. 이를 수 식으로 표현하면 . v(t) = V_PP over 2 cos( t+ ) (10.1) 여기서 ( : 위상, = 2 f : 각 주파수, VPP : 첨두간 전압) 첨두간 전압(VPP)과 실효 전압(Vrms)간에는 다음의 관계가 성립한다. V_rms = V_PP over 2 V_rs = V_PP over 2sqrt2 = 0.354V_PP (10.2) 신호의 주파수(f)와 주기(T)와는 f = 1 over T (10.3) S 주파수 조정 하 측 전류원 출 력 적분기 출 력 증폭기 전압비교기 + multivibrator 파형형성 회 로 주파수 제어 회 로 상 측 전류원 <그림 10.1> 함수발생기의 구성도 의 관계가 성립한다. <그림 10.3>은 펄스 파형의 예를 보인 것으로 여기서 A : 펄스 진폭 T : 펄스 주기 Voff : 오프셋 전압 : 펄스 폭 TR : 상승시간, TF : 하강시간 펄스의 상승시간 및 하강시간은 펄스 진폭의 10%에서 90%사이를 전이 하는데 소모되는 시간으로 신호의 -3dB 대역폭(fa)과, RC 저역통과 필터 이 시정수(RC)와는 다음의 관계가 성립 T_R = T_F CONG 0.35 over f_3 = 2.2RC (10.4) 펄스 파형의 ON time을 주기로 나누고 이를 100분율로 나타낸 것을 Duty cycle 이라 한다. 즉 Duty ~cycle = over T 100(%) (10.5) 함수발생기는 유한한 내부저항을 가지므로 출력신호의 진폭을 부하 저 항에 작은 경우는 감소하고 큰 경우는 증가하게 된다. 따라서 출력 신호 의 진폭을 정확히 알기 위해서는 부하 저항이 주어진 경우 오실로스코프 나 멀티미터를 사용하여 그 값을 측정해야 한다. v(t) VPP t T <그림 10.2> 정현파의 예 v(t) 0.9A A 0.1A TR TF Voff t T <그림 10.3>펄스 파형의 예 (2)오실로스코프 오실로스코프는 전기적 신호를 음극선관(CRT)에 표시해 주는 장치이다. 오실로스코프는 전기적 신호를 측정하고 분석하는 데 필요한 기본적인 장비임과 동시에 다양한 용도로 사용할 수 있는 장비이다. 오실로스코프를 이용하여 (a) 파형의 구체적인 모양과 펄스 상승 시간, 하강시간 등과 같은 변화 속도, (b) 주기적인 신호의 주기 또는 주파수, (c) 과도적인(transient) 신호의 고속 기록(snapshot), (d)신호의 크기, (e)회 로상의 여러신호간의 위상 관계, (f)신호에 섞여 있는 잡음의 정도등을 측정할 수 있다. 오실로스코프의 성능은 높은 주파수의 신호를 얼마나 충실히 측정할 수 있느냐로 흔히 판가름한다. 예를 들어 100 MHz 오실로스코프를 사용 할 경우 저주파 신호는 충실히 측정할 수 있으나 신호의 주파수가 100 MHz 에 접근함에 따라 표시되는 전압이 조금씩 감소하여 100 MHz 에서는 실제 전압이 1over sqrt2 =0.707 배가 오실로스코프에 표시된다. 오실 로스코프의 대역폭은 측정하려는 신호에 들어있는 최대주파수 성분보다 최소 3배 이상 커야 한다. 예로서 상승 시간이 0.1 s 인 펄스를 충실히 측정하기 위해서는 오실로스코프의 대역폭 B가 다음의 조건을 만족해야 한다. B ~>= ~3 TIMES 0.35 over 0.1 times 10 ^-6 ~=~ 10.5 MHz <그림 10.4>는 아날로그형 오실로스코프의 구성을 나타낸 것이다. 음 극선관(CRT; cathod ray tube; 또는 브라운관이라고도 함)의 전자총에서 방출된 전자의 흐름(beam)은 수평 및 수직 편향 코일에 인가되는 전압 에 의해 제어되는 화면상에 정해진 위치에 부딪혀 전자의 운동 에너지 가 광에너지로 변환되어 화면에 복잡한 영상을 구성하게 된다. 이러한 과정은 매우 고속으로 일어나므로 육안으로는 전자의 흐름에 짧은 시간 동안 불연속이 있더라도 이를 느낄 수 없게 된다. 전자빔을 편향시키기 에는 보통신호의 전압이 매우 작으므로 충분히 증폭된 후에 수평 및 수 직 편향 코일에 인가된다. 주기적인 신호를 화면상에 항상 같은 위치에 표시되게 하면 시간에 따라 신호의 전압이 변하는 모양을 편리하게 관측할 수 있다. 예를 들어 정현파를 관측하기 위해 이 신호를 증폭하여 CRT의 수직 편향 코일에 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 스코프, 오실로, 오실로스코프, 함수, 그림, 주파수