Electronic Engineering 2

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1 Electronic Engineering 2
1 OrCAD Electronic Engineering 2 Yoo Han Ha

2 시뮬레이션 연습(2) R, L, C 기본회로 저항, 콘덴서, 코일 기본속성 저항 분할회로 콘덴서 분할회로
R과 C의 직렬회로(적분회로) L과 R의 직렬회로(적분회로) C와 R의 직렬회로(미분회로) R과 L의 직렬회로(미분회로) C와 L의 직렬회로(진동회로) L과 C의 직렬회로(진동회로)

3 저항, 콘덴서, 코일 기본속성 R 저항 L 콘덴서 C 코일
문제) 저항, 코일, 콘덴서 3개의 소자에 동일조건의 스텝펄스를 입력했을 경우 각 소자에 흐르는 전류 특성을 동시에 비교하기 위한 회로

4 회로해석 R1 : I=V/R = 1V/1 = 1A 시뮬레이션 조건 과도해석방법) time doman/ run to time : 5ms 시뮬레이션 결과 저항: 전류제한작용, 코일:고주파제한작용, 콘덴서:저주파제한작용

5 저항 분할회로 저항과 저항이 직렬로 구성한 회로는 저항 분배비에 의해 신호원 V1이 분압 Vout = V1 *__R2__
R1+ R2 문제) 구형파 펄스입력 V1을 입력하여 저항 R1, R2로 구성한 전압 분압회로에서 R2저항을 1K에서 100K까지 10K씩 변환하면서 출력값 변화 측정

6 회로해석 R2=1K 일때 : 1K/(10K+1K) = , 입력전압 10V가 0.9V 인가 R2=10K 일때 : 10K/(10K+1K) = 0.5 , 입력전압 10V가 5V 인가 R3=100K 일때 : 100K/(10K+1K) = , 입력전압 10V가 9V 인가 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ global, val/ liner, 1k, 100k, 10k 시뮬레이션 결과 R2값이 증가함에 따라 출력전압도 증가

7 콘덴서 분할회로 콘덴서와 콘덴서를 직렬구성한 회로로서 콘덴서 C1과 C2 분배비에 의해 신호원 V1이 분압되는 회로
Vout = V1 *__C1__ C1+ C2 문제) 구형파 펄스입력 V1을 입력으로 C1, C3로 구성한 전압분압회로로서 C2콘덴서는 0.001uF, 0.01uF, 0.1uF로 변환하면서 출력값 변화 측정 C1, C2만 적용하면 출력측이 플로팅된 상태로 에러 발생하여 R1 삽입

8 회로해석 Vout = V1 * (1/C2)/(1/C1 + 1/C2) = V1 * C1/(C1+C2) C2 = 0.001uF 일때 : Vout = 0.01/( ) C2 = 0.01uF 일때 : Vout = 0.01/( ) C2 = 0.1uF 일때 : Vout = 0.01/( ) 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ global, val/ value list, 0.001uF, 0.01uF, 0.1uF 시뮬레이션 결과 C2값이 증가할수록 출력이 감소 = 저항분압회로의 반대 특성

9 R과 C의 직렬회로(적분회로) 저항과 콘덴서를 직렬 구성한 호로로서 회로는 적분동작을 하게되며 고역의 신호는 억제하고 저역의 신호를 통과시키는 저역필터(LPF) 동작 1 sC1 Vout = V1 *__sC1__ R1+ 1 문제) 구형파 펄스입력 V1을 입력으로하여 R1과 C1로 구성한 적분회로로서 C1콘덴서를 0.001uF, 0.01uF, 0.1uF로 변환하면서 출력값 측정

10 회로해석 Vout = V1 * (1/C1)/(R1 + 1/C1) = V1 * 1/(R1sC1 + 1) = V1/(j2πfR1C1 + 1) f가 작을 수록 출력(gain)이 커진다 : Low pass filter 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ global, val/ value list, 0.001uF, 0.01uF, 0.1uF 시뮬레이션 결과 C1값이 클수록 Gain (전달함수) 적어지므로 입력신호를 잘 통과시키지 못한다. : 저역통과필터 s = jω = j2πf

11 L과 R의 직렬회로(적분회로) 코일과 저항을 직렬구성한 회로로서 이회로는 적분동작을 하게 되며 고역의 신호는 억제, 저역의 신호를 통과시키는 저역필터(LPF)동작 Vout = V1 *__R1__ sL1+ R1 문제) 구형파 펄스입력 V1을 입력으로하여 L1과 R1로 구성한 적분회로로서 R1을 1k에서 100k로 10k씩 변환하면서 출력값 측정

12 회로해석 Vout = V1 * R1/(sL1 + R1) = V1 * 1/(sL1/R1 + 1) = V1/(j2πfL1/R1 + 1) f가 작을 수록 출력(gain)이 커진다 : Low pass filter 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ global, val/ linear, 1k, 100k, 10k 시뮬레이션 결과 R1값이 클수록 Gain (전달함수) 이 커지므로 R1값이 클수록 입력신호를 잘 통과시킨다. : 저역통과필터

13 C와 R의 직렬회로(미분회로) 콘덴서과 저항을 직렬구성한 회로로서 이회로는 적분동작을 하게 되며 고역의 신호는 억제, 저역의 신호를 통과시키는 저역필터(LPF)동작 Vout = V1 *__R1__ _1_ sC1 sC1+ R1 문제) 구형파 펄스입력 V1을 입력으로하여 L1과 R1로 구성한 적분회로로서 R1을 1k에서 100k로 10k씩 변환하면서 출력값 측정

14 회로해석 Vout = V1 * R1/(1/sC1 + R1) = V1 * 1/(1/sC1R1 + 1) = V1/(1/j2πfC1R1 + 1) f가 작을 수록 출력(gain)이 작아진다 : high pass filter 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ global, val/ linear, 1k, 100k, 10k 시뮬레이션 결과 R1값이 클수록 Gain (전달함수) 이 커지므로 R1값이 클수록 입력신호를 잘 추적한다. 고역부분은 잘 추적하고 저역부분은 잘 추적하지 못함 : 고역통과필터

15 R와 L의 직렬회로(미분회로) 코일과 저항을 직렬구성한 회로로서 이회로는 미분동작을 하게 되며 고역의 신호는 톤과, 저역의 신호를 억제시키는 고역필터(HPF)동작 Vout = V1 *__sL1__ R1+ sL1 문제) 구형파 펄스입력 V1을 입력으로하여 R1과 L1로 구성한 미분회로로서 L1을 1mH에서 100mH로 10mH씩 변환하면서 출력값 측정

16 회로해석 Vout = V1 * sL1/( R1 + sL1) = V1/(R1/sL1 + 1) = V1/(R1/j2πfL1 + 1) f가 작을 수록 출력(gain)이 작아진다 : high pass filter 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ global, val/ linear, 1mH, 100mH, 10mH 시뮬레이션 결과 주파수 f가 작을수록 출력이 작아진다 L1이 커짐에 따라 전달함수가 커지게 되므로 입력신호에 잘 추적 : 고역통과필터

17 C와 L의 직렬회로(진동회로) 콘덴서와 코일을 직렬구성한 회로로서 이회로는 진동(발진)을 하게 되며 발진주파수는
fosc= __1__ 2π√ LC 문제) 구형파 펄스입력 V1을 입력으로하여 R1과 L1로 구성한 미분회로로서 L1을 1mH에서 100mH로 10mH씩 변환하면서 출력값 측정

18 회로해석 Fosc = 1/2π√LC 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ global, val/ linear, 1mH, 100mH, 10mH 시뮬레이션 결과 L과 C값에 따라 발진주파수가 달라진다.

19 L와 C의 직렬회로(진동회로) 콘덴서와 코일을 직렬구성한 회로로서 이 회로는 진동(발진)을 하게되며 발진주파수는
fosc= __1__ 2π√ LC 문제) 구형파 펄스입력 V1을 입력으로하여 R1과 L1로 구성한 미분회로로서 C1을 0.001uF에서 0.1uF로 0.01uF씩 변환하면서 출력값 측정

20 회로해석 Fosc = 1/2π√LC 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ global, val/ linear, 0.001uF, 0.1uF, 0.01uF 시뮬레이션 결과 L과 C값에 따라 발진주파수가 달라진다.