RLC 회로의 공진 현상 컴퓨터 응용과학부 96907198 홍 문 헌.

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1 RLC 회로의 공진 현상 컴퓨터 응용과학부 홍 문 헌

2 #목차 임피던스란? 임피던스의 측정 방법 R-L-C 회로의 실험 목적 Is Spice란?
Is Spice를 이용한 RLC 회로 작성 주파수에 따른 위상각 변화 공진회로 결론

3 직류회로: 저항 교류회로: 임피던스 여기서 전자소자 복소 임피던스 저항 축전지 인덕터 C 단위: Henry
교류회로: 임피던스 여기서 전자소자 복소 임피던스 저항 축전지 인덕터 C 단위: Henry L 단위: Farad 유도성 리액턴스: 전압에대해 전류의 위상이 뒤지는것 용량성 리액턴스: 전압에대해서 전류의 위상이 앞서는것

4 #강제 진동과 공명 1 기계적 진동계 감쇠진동: 강제진동:

5 #강제 진동과 공명 2 전자기적 진동계 Kirchhoff 법칙 감쇠진동: 강제 진동:

6 물체 – 용수철계의 진동과 LC 회로의 전기 진동과의 비교 물체 – 용수철계 인덕터 – 축전기 회로
Kinetic energy Potential energy Magnetic energy Electric energy

7 # RLC회로 실험목적 *가장 기초가 되는 소자인 저항(resister), 인덕터(inductor),
그리고 축전기(capacitor)를 이용하여 기본적인 RLC 회로를 구성하고 그 특성을 이해하기 위해 본 실험을 실행 * Ispice 를 사용하여 회로도 결과 측정 *오실로스코프를 사용하여 회로도 결과 측정 *실험에서의 정상상태응답 , 과도 상태 응답 파악 *공진현상을 이용하여 발진기를 제작

8 #Is spice란? "Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis"의 약자
*1972년 미국 캘리포니아대학에서 개발한 회로 시뮬레이션 프로그램 *컴퓨터를 이용하여 전기, 전자 회로의 해석 및 설계 *트랜지스터의 동작점, 과도특성 해석 및 주파수 응답해석 등의 전기, 전자회로에 대한 복잡하고 다양한 해석이 가능 *능동소자에 대한 모델을 수식 자료화 함으로써 거의 모든 회로에 대한 시뮬레이션을 손쉽게 수행

9 # R L C의 직 병렬 회로 *RLC 직렬회로 R, L, C 양단 전압
-전체 전압 : V=VR+VL+VC [V] -R 양단 전압 : VR=RI, VR은 전류 I와 동상 -L 양단 전압 : VL=XLI=ωLI, VL은 전류 I보다 π/2[rad]만큼 앞선 위상 -C 양단 전압 : V C는 I보다 π/2[rad]만큼 뒤진 위상

10 *RLC 병렬회로 전 류 : 임피던스 : 위 상 차 :

11 # RLC 직렬 회로 *목적: 직렬 연결된 RLC회로에서 주파수에 따른 임피던스와 전류 위상각의 변화를 조사 *회로구성 R1
전류 위상각의 변화를 조사 *회로구성 R1 3.3k 1 1 1 1 Y2 2 2 2 2 amps Y1 2 2 volts C1 0.02u 1 1 1 V1 3 3 L1 100m

12 #입력주파수에 따른 위상변화 *입력전원주파수가 1KHz일때 Z= 위상각 *전류가 전압보다 65.8도 앞선다.

13 *입력전원주파수가 3.5KHz일때 위상각 *전류와 전압의 위상차가 미세하다

14 *입력전원주파수가 5KHz일때 위상각 *전류가 전압보다 25.2도 뒤진다

15 *과도응답 회로구성 *미급감쇠 (Underdamped) 2차 회로 과도응답 *Delay time = 100u
*직류전압 10V 인가 *과도응답:물리계가 정상상태에 있을 때 입력신호 또는 외부로 부터의 자극이 가해지면 정상상태가 무너져 출력신호가 변화

16 #공진회로 *인가전압 V를 일정하게 유지하고 주파수 f를 변화시키면 과 가 같은 값을 가질 때 회로는 공진
*서로 다른 에너지 사이의 가역적 변환에 의해서 일어나는 자유진동의 주파수와 외력의 주파수가 매우 가까울 때 발생하는 공진현상을 전기적 으 로 일으키는 회로 *축전기(C)의 정전 에너지와 인덕턴스(L)의 전자기 에너지가 자유로이 변환될 수 있도록 이어진 회로를 말하며,C 와 L이 직렬접속된 직렬공진회로와 이들이 병렬 접속된 병렬공진회로가 기본 *인가전압 V를 일정하게 유지하고 주파수 f를 변화시키면 과 가 같은 값을 가질 때 회로는 공진 *이때의 주파수를 공진주파수

17 #LC공진회로 AC=1V f=1.59khz

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19 ♣요약 공진회로의 저항 : 중심 주파수 : 최대 전압이득 : 선택도 : 대역폭 :

20 #결론 및 향후 과제 *결론 *Is Spice로 회로도를 설계하여 임피던스의 값과 주파수에 따른 위상차 확인
*임피던스의 유도성과 용량성을 이해 *공진회로를 구성하여 공진주파수 측정 *임피던스의 기본적 개념 이해와 RLC회로 구성 능숙 *향후과제 *실제 회로도를 구성하여 Is Spice로 구한 값과 비교 검토 *공진회로를 이용한 발진기 제작 실패에 따른 실험