지시계기 AC 브리지 측정

Schering 브리지 • 정전용량을 측정하는데 광범위하게 사용하며, 위상각이 에 가까운 절연특성을 측정하는데 편리 • 정전용량을 측정하는데 광범위하게 사용하며, 위상각이     에 가까운 절연특성을 측정하는데 편리 • 비교 브리지와 유사하며, 변 1은 저항기와 콘덴서는 병렬 접속되고 표준 변은 콘덴서로 구성 • 평형조건은 변 1과 변 4의 위상각의 합이 변 2와 변 3의 위상각의 합과 같을 때 • 변 3은 표준 콘덴서이므로 변 2와 변 3의 위상각의 합은 • 따라서, 평형이 되기 위해서는 변 1과 변 4의 위상각의 합이     이어야 함 • 그러므로, 일반적인 측정에 있어서 미지변은     보다 더 적은 위상각이 되고, 이것은 변 1에 콘덴서     과 저항기     을 병렬로 접속하여 약간 용량성으로 만들면 됨 • 적은 용량성 위상각은 용량이 적은 콘덴서와 저항     을 병렬로 구성하면 가능함 브리지 평형의 일반식에 임피던스와 어드미턴스 값을 대입 혹은 평형조정용으로 선택된 두 가변소자는 콘덴서      과 저항기     

Schering 브리지 RC 직렬 회로의 역률(PF)은 회로의 위상각의 cosine으로 정의하므로 미지변의 역률은     에 근접한 위상각에 대하여 리액턴스는 임피던스와 거의 같게 되므로, 역률의 근사적인 식은, RC 직렬 회로의 손실율은 위상각의 cotangent로 정의되므로, 정의에 의해서 손실율은 코일의 질은      로 정의되므로 손실율    는   의 역수가 되어      손실율은 콘덴서의 위상각이 이상적인 값인     에 얼마나 근접한가를 표시하는 콘덴서의 질을 말함 와     의 값을 손실율 식에 대입하면, • 만약 저항    이 고정된 값이라면 콘덴서    의 다이얼은 손실율   로 직접 눈금 교정 가능하며, 이것이 Schering 브리지의 실제적인 이용 • 손실율의 표현 식에는    가 포함되어 있는데, 이 의미는 다이얼    의 교정은 특정 주파수에서만 이루어짐을 뜻함 • 두 주파수의 비율에 의해     다이얼판을 증가시키면서 교정이 이루어진다면 다른 주파수가 사용될 수도 있음 

불평형 상태 AC 브리지는 간단한 방법으로 평형이 되지 않는 경우가 있음 예 :     과    는 유도성(+ 위상각),    는 순수한 용량성( 위상각),     는 가변저항기(     위상각) 브리지가 평형상태로 되기 위한     의 값을 구하기 위하여 첫번째 평형조건(크기)을 적용하면 를 으로 조정하면 첫번째 평형조건은 만족 그러나, 두번째 평형조건(위상각)을 적용하면 위의 식에서 이므로 두번째 평형조건은 만족되지 않고, 브리지 평형은 얻을 수 없음

불평형 상태 (예제) • 브리지가 완전한 평형상태로 될 수 있는지의 여부를 결정 • 평형을 취할 수 없다면 평형상태를 취할 수 있는 두 가지 방법을 제시하고 추가되는 소자 값 계산 단, 브리지의 4변은 미지변이며 변화될 수 없다고 가정 첫 번째 평형 조건 : 를 약간 증가 두 번째 평형 조건 : (순용량성) (순저항) (유도성) 는 약간 (-)이며 는 정확히 이므로 회로의 평형은 불가능 위상각 조건이 만족되도록 회로를 수정하여 평형 방법 #1 •   에서 콘덴서와 병렬로 저항을 접속하여    의 위상각을     보다 적게(    와 같게) 만듬 • 이러한 수정은 Maxwell 브리지 회로의 형태로서   의 저항 값은 Maxwell 브리지와 동일하게 변 1의 어드미턴스를 사용하여 표현 을 추가하면 평형 조건 ( 의 크기)이 변화하므로 가변저항 는 이를 보상하기 위해 다시 조정해야 함

불평형 상태 (예제) 방법 #2 변 2 또는 변 3에 직렬로 콘덴서를 접속하여 위상각 수정 임피던스를 사용한 브리지 평형식을 이용하면, 각 변의 값을 대입하고 에 대해서 풀면, 역시      의 크기가 증가되어 첫번째 평형조건이 변화되므로     를 조정하여 평형을 다시 취함

Wein 브리지 • Wien 브리지는 주파수 측정용 AC 브리지 이외에도 다양한 회로의 응용에도 사용 • 고조파 왜곡분석기에서 Wien 브리지는 하나의 특정한 주파수를 식별하는 notch 필터로 사용 • 주파수 측정기처럼 저주파 고주파 발진기에도 응용 변 1은 RC 직렬 결합이고, 변 3은 RC 병렬결합 변 1의 임피던스 변 3의 어드미턴스 따라서, 평형조건에 의해 이를 전개하면, 실수부는

Wein 브리지 허수부를 구하면, 이므로 • 를 만족하는 를 선택하고, 위의 주파수를 사용하면 브리지는 평형 • 를 만족하는      를 선택하고, 위의 주파수를 사용하면 브리지는 평형 • 대부분의 Wien 브리지 회로에서 각 변의 소자들은      가 되도록 선택 • 이 값을 이용하면 , • 실제의 브리지에서      는 고정 콘덴서이고,      는 연동으로 조정되는 가변저항기 • 만약       라면 간단한 조정에 의해 평형되는 주파수 측정용으로 사용 가능

Radio Frequency 브리지 • 높은 주파수에서 용량성/유도성 임피던스를 측정 • 우선     를 단락 시킨 상태에서 브리지회로를 평형 • 그때의          값을 알아낸 후 •      단자에 미지의 임피던스      를 연결하고 평형이 될 때의          값을 찾음 그러면, • 여기에서      는 용량성일 수도, 유도성일 수도 있음. 즉, 만일      라면      이 됨 • 따라서,  는 음(-)의 값이 되고 용량성 리액턴스이므로      라면     가 양 (+)의 값이므로 유도성이 되고 • 즉,     의 크기와 부호를 알면 용량성인가 유도성인가를 알 수 있게 됨

Radio Frequency 브리지 (예제) 각 변의 소자 값이 아래와 같고 회로가 평형 되었을 때 미지변의 임피던스 값은? 평형 되었을 때는 만족