기초회로실험 (2015 년 1 학기 ) 정보통신융합공학부한태영
강의계획 실험 0-1. 기초실험예비지식 : 조편성, 보고서작성법, P-spice 소개 저항판별, 브레드보드및계측기사용법 실험 1. 옴의법칙 : P-spice, 전압, 전류, 저항, 전력, 에너지 실험 2. 직렬회로 : KVL(Kirchhoff Voltage Law), 전압분배 실험 3. 병렬회로 : KCL(Kirchhoff Circuit Law), 전류분배 실험 4. 직 병렬회로 : 사다리형, 휘스톤브리지 실험 5. 중첩의원리 : 전류 전압원, 전원의변환 실험 6. 회로정리와변환 : 테브난 / 노톤정리, 최대전력전달, 중간고사 실험 0-2. 교류회로예비지식 : 오실로스코프, 함수발생기사용법 실험 7. R-C 회로 : R-C직렬, R-C병렬, LPF, HPF, 응용 실험 8. R-L 회로 : R-L직렬, R-L병렬, LPF, HPF, 응용 실험 9. R-L-C 회로 : R-L-C 직렬, R-L-C 병렬, 공진, 대역폭 실험 10. 기본필터회로 : LPF, HPF, BPF, BEF 실험 11. 미 적분회로 : R-C, R-L, 구형파 실험 12. 설계과제 :, 기말고사
실험시준수사항 실험실내음식물반입금지 수업외불필요한프로그램설치금지 ( 게임등..) 실험관련외불필요한잡담금지 컴퓨터사용후 1. 사용후반드시전원끄기 2. 마우스및키보드원위치 계측기사용후 1 전원케이블은뽑아서선반걸이함에 2. 프로브및전원공급기케이블은감아서책상서랍속으로 3. 계측기및브레드보드원위치 4. 사용한부품및리드선등기타소모품은휴지통으로 5. 계측기고장시조교및담당교수에게연락후조치 6. 프로브불량시조교및담당교수에게연락후조치 공동으로사용하는실험실이므로깨끗이사용합시다.
성적평가 1. 출석 : 10% - 결석후통원증, 진단서제출로출석처리하지않음 2. 필기시험 - 중간 - 15%, 기말 15% - 실험관련내용 ( 측정방법, 결선방법등 ) 3. 실험예비 / 결과보고서 - 예비보고서 (8 회 2.5 점 ) : 20% - 개인별제출 - 결과보고서 (8 회 2.5 점 ) : 20% - 조별제출 - 결과발표 (1 회 10 점 ) : 10% - 실험전에조별로발표 - 보고서양식미준수및기한경과제출시 1 점감점 - 타인의보고서및인터넷등에서복제시 0 점처리 4. 수업태도 : 10% - 실험시간내입출가능 ( 화장실, 흡연등 ) 실험실내금연 - 퇴실시정리정돈 ( 적발시건당 2 점감점 ) 4
실험예비보고서 1. 제출기한 해당실험 1시간전까지제출 2. 작성양식 ( 핵심적인내용만간단하게 ) 1 실험제목 조번호, 조원의학번, 성명및실험일자 ( 보고서상단오른쪽 ) 2 예비과제풀이 3. 제출방법 작성도구 : 문서편집기로작성종합정보시스템에제출 ( 작성양식준수 ) 매수 : 2 ~ 3매 5
실험결과보고서 1. 제출기한 해당실험후 4일이내에제출 2. 작성양식 ( 핵심적인내용만간단하게 ) 1 실험제목 조번호, 조원의학번, 성명및실험일자 ( 보고서상단오른쪽 ) 2 실험방법및절차 회로도및결선도 실험장치와부품 : 실험기기명칭및모델, 부품의정격 3 실험결과 계산결과값과측정값기재 ( 사진또는동영상첨부 ) 4 결론 실험결과분석및건의사항 3. 제출방법 작성도구 : 문서편집기로작성종합정보시스템에제출 ( 작성양식준수 ) 매수 : 2 ~ 3매 6
0-1. 기초실험예비지식 - 전류 이동하는전하 ( 실제로는전자임 ) 량 Q [C] 가일정한면에서시간 t 에따라변할때그면에서단위시간에변하는전하량을전류라고함. 즉, 전류 I = Q/t 이고측정단위는암페어, A 로표기함. 브라운운동 : 자유전자는전기재료를구성하는원자의원자핵으로부터구속력이가장작은전자가일정한온도에서열에너지에의하여에너지가증가하여원자의구속으로부터벗어나서자유롭게이동하나원자에의하여방해를받아그이동이불규칙함 7
0-1. 기초실험예비지식 - 전압 단위전하를다른곳으로이동시키는데필요한힘의크기를전압이라고하고단위는 V 임. 전위는기준전압에대한상대적인전압임 전위 4.5V 전위차 4.5-3=1.5V 1.5V 전위 3V 전위차 3-1.5=1.5V 1.5V 4.5V 전압 전위 1.5V 3V 1.5V 1.5V 기준전위 0V 8
0-1. 기초실험예비지식 - 전기회로실험 전기회로? 실험? 전기회로 전기회로의용도또는목적 조명 전류 전류 기호 전원 전구 전원 저항 전류 도체 전기회로부품 ( 소자 ) 결선도 회로도 9
0-1. 기초실험예비지식 - 전기저항 전기회로에흐르는전류의크기 ( 양 ) 을줄이므로전기저항이클수록전류흐름이작음 전기저항에흐르는전류에의하여발열되어전력소비.( 전기에너지를축적하지않음 ) ρ: 전기저항부품의재료에따른고유저항 [Ωm] L : 전기저항체의길이 [m] S : 전류가흐르는전기저항체의단면적 [m 2 ] R : 전기저항 [Ω] 컨덕턴스 : 전기저항 R의역수로단위는 [S] 이고크기가클수록전기회로에전류의흐름이좋음. 전기저항체 금속 (Metal) 반도체 (Semiconductor) 절연체 (Insulator) 구리 ( 동, Cu) 자유전자가매우많다 은 (Ag) 동 (Cu) 금 (Au) Argentum Cupprum Aurum 많다 자유전자의수 적다 자유전자가매우적다. 10
0-1. 기초실험예비지식 측정단위 (Unit) - 실험측정단위및접두어 물리량명칭기호 전류암페어 (Ampere) A 전압볼트 (Volt) V 전력와트 (Watt) W 시간초 (second) s 접두어 (Prefix) 인자 ( 크기 ) 명칭 기호 10 18 엑사 (Exa) E 10 15 페타 (Peta) P 10 12 테라 (Tera) T 10 9 기가 (Giga) G 10 6 메가 (Mega) M 10 3 킬로 (kilo) k 10 2 헥토 (hecto) h 전기분야에공헌한사람이름이아님 ( 소문자 ) 길이미터 (meter) m 진동수헤르츠 (Hertz) Hz 저항옴 (Ohm) Ω 컨덕턴스지멘스 (Simens) S 정전용량패럿 (Farad) F 전기에서가장많이시용함 10 1 데카 (deca) da 10-1 데시 (deci) d 10-2 센티 (centi) c 10-3 밀리 (milli) m 10-6 마이크로 (micro) μ 10-9 나노 (nano) n 대문자 인덕턴스헨리 (Henry) H 10-12 피코 (pico) p 용례 : 전류 0.001A 1 ma O 가아님 10-15 펨토 (femto) f 10-18 아토 (atto) a 측정값과측정단위사이간격은한글자로함 11
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 종류 ) Source : www.electricaltechnology.org 12
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 회로기호 ) (Institute of Electrical and Electronics Engineers ( 전기전자기술자협회 ) International Electrotechnical Commission ( 국제전기기술위원회 ) 13
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 탄소피막저항, Carbon Film) 14
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 탄소체저항, Carbon Composition) 15
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 금속저항 ) 1/4W 1/2W 1W 2W 1W 1/2W 1/4W 1/8W 2W Metal Film Resistor ( 금속피막저항 ) Metal Oxide Resistor 16
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 권선형저항, Wire-wound resistors) Large wire-wound resistors with 50-W power ratings. (a) Fixed R, length of 5 in. (b) Variable R, diameter of 3 in. 17
0. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 가변저항, Potentiometer) 18
0. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 가변저항, Rheostats) 19
0. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 가변저항, Trimmer) 20
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 영저항 ) Zero-Ohm Resistor Has zero ohms of resistance. Used for connecting two points on a printed-circuit board. Body has a single black band around it. Wattage ratings are typically 1/8- or 1/4- watt. A zero-ohm resistor is indicated by a single black color band around the body of the resistor. 21
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 특수저항, Thermister) cobalt, Nickel, Strontium and the metal oxides of Manganese 22
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 특수저항, Thermister) Thermistor circuit symbol sprinkler system ΔR = k ΔT where ΔR = change in resistance ΔT = change in temperature k = first-order temperature coefficient of resistance This is a resistor whose resistance depends on the temperature. If k is positive, the resistance increases with increasing temperature, and the device is called a positive temperature coefficient (PTC) thermistor, Posistor. If k is negative, the resistance decreases with increasing temperature, and the device is called a negative temperature coefficient (NTC) thermistor. Leads, coated Glass encased Surface mount Source: http://en.wikipedia.org/wiki/thermistor 23
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 특수저항, Varister,VDR) used to eliminate the high voltage transients 24
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 특수저항, LDR) LDR(Light Dependent Resistor) This is a resistor whose resistance depends on the amount of light falling on it. LDR s can be used to switch on street lights when light falls. 25
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 어레이저항, Chip 저항 ) LF = Sn/Ag/Cu-plated (RoHS compliant) 331 : 33X10 1 제조사 어레이저항 Chip 저항 26
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 저항색부호, Resistor Color Code Chart : 4/5 Band) Source : Blue Point Engineering 27
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 색부호표, Resistor Color Code Chart : 6 Band) Source : www.ipctraining.com 28
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 색부호표판독예, 4 색띠 ) Source : www.vishay.com 29
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 색부호표판독예, 4 색띠 ) 판독예 - 청색 (6) 녹색 (5) 빨강 (2) 금색 (5%) - 6500(6.5k)[Ω], 오차 : ±5% 중간색? 흑갈적등황녹청자회백 짝수 30
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 색부호표판독예, 4 색띠 ) 판독예 - 청색 (6) 백색 (9) 녹색 (100k) 금색 (5%) - 6900k(6.9M)[Ω], 오차 : ±5% 31
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 색부호표판독예, 4 색띠 ) 1 kw (950 to 1050 W) 390 W (370.5 to 409.5 W) 22 kw (20.9 to 23.1 kw) 1 MW (950 kw to 1.05 MW) 32
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 (Potentiometer, Rheostat) A potentiometer is a variable resistor with three terminals. A rheostat has only two terminals. potentiometer Using a Rheostat to Control Current Flow - The rheostat must have a wattage rating high enough for the maximum I when R is minimum. Rheostats are two-terminal devices. Wiper arm Wiping contact rheostat Fixed contact 33
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 정격전력 ) 1W 전력소비 정격전력 : ½ W 0.1A, 전류 Dangerous!! 저항의정격전력을초과하는전류가저항에흘러일정시간이흐르면과열로저항손상 전기저항체비열 X 질량 X 온도변화 = 전력 34
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 전기저항 ( 정격전력, 결함분석 ) 35
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 측정용 Plug, Jack, clip + Sleeve Ring Tip 1/8 stereo phone plug Shield RCA plug Tip - Alligator Clip Banana Jack Sleeve Tip 1/8 mono phone plug Probe tip 36
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용부품 : 측정용 BNC 커넥터 BNC 커넥터 2 개의홈에맞추어돌려서접속하고돌려서분리 회전시손잡이 동축케이블 - 외부와전기적, 자기적으로차폐되어있어외부의전기적, 자기적영향을받지않음 37
실험 1. 옴의법칙 - 실험용기자재 : 브레드보드 각종부품의다리를꽂아연결하여회로의테스트와수정이용이 Bus 영역 Bus 영역 ( 전원이지나가는선 ) IC 영역 IC 영역 ( 부품을배치하는영역 ) 38
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용기자재 : 브레드보드 전원접속점 부품접속점 접지접속점 39
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용기자재 : 브레드보드 40
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용기자재 : 브레드보드 ( 회로부품전기저항실장사례 ) Wrong! 전기저항직렬연결 Correct! 전기저항병렬연결 41
0-1. 기초실험예비지식 VOLTAGE FINE(A) Knob VOLTAGE COARSE(A) Knob CURRENT LIMIT(A) Knob C.C.(A) LED C.V.(A) LED - 실험용기자재 : Power Supply( 전원공급장치, GP-4303TP) CURRENT Meter(A) VOLTAGE Meter(A) CURRENT Meter(B) VOLTAGE Meter(B) CURRENT LIMIT(B) Knob VOLTAGE COARSE(B) Knob VOLTAGE FINE(B) Knob C.C.(B) LED C.V.(B) LED Function IND/SER/DUAL CH 1 OUTPUT ( ) CH 1 OUTPUT (+) GND CH 2 OUTPUT ( ) CH 2 OUTPUT (+) 5V/2A OUTPUT ( ) 5V/2A OUTPUT (+) 42
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용기자재 : 다기능계측기 (METEX MS-9170) 디지털멀티미터 주파수카운터 전원공급기 43
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용기자재 : 멀티미터 용도 : 전기회로의전기저항, 전압 / 전류 ( 직류, 교류 ) 및측정용계기 종류 : Analog/Digital Multimeter Digital Multimeter Analog Multimeter 44
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용기자재 : 아나로그멀티미터 1 Transistor 검사소켓 2 Transistor 극성판별지시장치 3 측정용단자입력소켓 4 기능선택스위치 5 저항 0점조절단자 6 지침 0점조절단자 7 내장형가동코일형메타 8 단위표시부 9 케이스 45
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용기자재 : 아나로그멀티미터 8 표시눈금 저항눈금 : 가장위쪽의눈금. 오른쪽이 0Ω 왼쪽이 Ω 4 기능선택스위치 측정하려는 Factor 와배율을선택 3 측정용단자 측정용단자선이연결되는단자 왼쪽검정색 probe, 오른쪽빨간색 probe 5 0 점조절단자 측정선택스위치 4 를측정하려는저항에맞는측정범위에둔후두 probe 를연결한상태에서지시바늘이계기눈금판 8 의우측 0 위치에오도록계기좌측중간의백색단추 5 를조정. 측정범위에따라바꿀때마다매번 0 점을다시조정 46
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용기자재 : 아나로그멀티미터 측정하고자하는저항의값을눈으로판별하여기능선택스위치를적절한값에위치시킨후 0 점조절을하고 2 개의 probe 를저항양단에연결하고테스터기상단의저항눈금을읽은후그값에기능선택스위치가가리키는값을곱한다. 15KΩ 저항측정기능선택스위치를 x1k 로위치시킨후, 0 점조절을하고, 저항양단에 probe 를연결한다. 2 지시바늘은저항눈금의 5 를가리키고있다. 3 최종적으로측정된저항값은눈금의 5 에 x1k(1000) 을하여 5K(5000)Ω 이라는값을얻게된다. 47
0-1. 기초실험예비지식 - 실험용기자재 : 디지털멀티미터 (DMM, Digital Multimeter) 1 2 sel 3 power : ohm, buzzer, diode, C 선택 V : 직류전압 4 ~ V : 교류전압 5 Hz : 주파수측정 6 Duty : 듀티사이클측정 7 Temp: 온도측정 8 μa, ma, A : 직류전류 COM 공통기준단자 대전류측정용단자 전압전기저항전류측정용단자 48
0-1. 기초실험예비지식 - 측정방법 : 전기저항 ( 저항계의전기회로내연결방법, 매우중요 ) 저항을전기회로에서분리 저항계 저항계로큰전류가흐름 저항계 Dangerous!! 49
0-1. 기초실험예비지식 - 측정방법 : 전류 ( 전류계의전기회로내연결, 매우중요 ) 전류계 올바른전류계연결및전류측정방법 Dangerous!! 전류계 전류계로큰전류가흐르므로전류계는전기회로내의부품과병렬로접속절대금지 50
0-1. 기초실험예비지식 - 측정방법 : 전압 ( 전압계의전기회로내연결 ) 접지 ( 기준전위 ) 에유의 ( 매우중요 ) 전압계 ( 기준전위 ) - 새시 GND - Earth GND 기준전위가동일하게되어단락됨 전압계 전압계 올바른측정값을얻지못함!! 51
0-1. 기초실험예비지식 - 예비과제 (1) 다음과같이색띠로표시된저항의저항값은? a. Brown/Black/Orange/Gold b. Yellow/violet/Red/Silver (2) 다음과같이저항값을가지며오차율 ±5% 인저항값을색띠로표시 a. 3.3 kohm b. 100 ohm c. 5.3 kohm (3) 디지털멀티미터, LCR 미터, 브레드보드의사용법을숙지 52
0-1. 기초실험예비지식 실험결과 No. 저항색깔 ( 예 : 갈검빨금 ) 1 2 3 4 5 6 7 53
실험 1. 옴의법칙과 P-spice 소개 54
실험 1. 옴의법칙 - 이론 전류, I 전압, V 저항 R 저항 R 양단에전압 V 를증가시키면전류 I 는증가하게된다. 이때전류 I 는전압 V 에비례하고비례상수인저항 R 에반비례한다. I V V R I R R V I 55
실험 1. 옴의법칙 - 세부실험 [1] : 저항측정 두종류의저항 (470/1K/4.7K 각각 10 개 ) 을디지털멀티미터로측정하여기록하고측정값과색띠에적힌저항판독값과오차를비교하시오 측정값 디지털멀티미터 METEX MS-9170 저항 R Banana Plug Alligator Clip 색띠저항판독값 Cable 측정방법 1 측정방법 2 56
실험 1. 옴의법칙 - 실험결과보고서 소자값측정값측정오차 (% 오차 ) 1 2 8 9 T : 판독값또는이론값 M : 측정값 57
실험 1. 옴의법칙 - 세부실험 [1] : 전압측정 METEX MS-9170 DC 5/10V GP-4303TP R1 470/1K/4.7K Alligator Clip Banana Plug Cable 58
실험 1. 옴의법칙 - 세부실험 [1] : 전류측정 METEX MS-9170 DC 5/10V GP-4303TP R1 470/1K/4.7K Alligator Clip Banana Plug Cable 59
실험 1. 옴의법칙 - 세부실험 [2] : 전압측정 METEX MS-9170 DC 5/10V GP-4303TP R1 10K Alligator Clip Banana Plug Cable 60
실험 1. 옴의법칙 - 세부실험 [2] : 전류측정 METEX MS-9170 DC 0 ~ 10V GP-4303TP R1 10K Alligator Clip Banana Plug Cable 61
Pspice 실행 1. CD 를컴퓨터에넣고설치한다. 2. Capture Lite Edition 을클릭하여실행. 62
Pspice 실행 3. File New Project 클릭 Analog or Mixed A/D 아날로그또는아날로그 / 디지털혼합회로를설계하기위해 OrCAD Pspice 를사용하는프로젝트 ( 실습은이프로젝트만사용할예정임 ) PC Board Wizard PCB 설계하기위해 OrCAD Layout 를사용하려는프로젝트 Programmable Logic Wizard PLD 내에포함되는회로를설계하기위해 OrCAD Express 를사용하려는프로젝트 Schematic 위세가지프로젝트에포함되지않는단순회로도면을작성하기위한프로젝트 63
Pspice 실행 4. Name 을 Diode 로입력 ( 실험주제에맞게임의로입력하여도됨 ) 5. Create Pspice Project 메뉴가나타난다. Create based upon an existing project 이전에작성한프로젝트를참조할때사용 Create a blank project 새롭게프로젝트를사용할때사용 6. Create a blank project를선택하고 OK를누른다. 7. 새로운회로를작성이가능한아래와같은 Schematic 창이나타난다. 64
Pspice 실행 8. 우측에보면 Tool Bar 에서선택하여회로를그린다. Selection : 선택버튼으로객체를선택한다. Part : 라이브러리부품을선택하여회로도면에입력한다. Wire : Wire 를그린다. Shift 키를누르면임의의각도로 Wire 그리기가가능 Net Alias : Wire 와 Bus 에별명을준다. Bus : Bus 를그린다. Shift 키를누르면임의의각도로 Bus 그리기가가능 Junction : 접합점을만든다. Bus Entry : Bus Entry 들을입력한다. Power : 전원심볼을입력한다. Ground : 접지심볼을입력한다. 65
Pspice 실행 8. 우측에보면 Tool Bar 에서선택하여회로를그린다. Hierarchitecture : 계층구조의블록을그린다. Hierarchitecal Port : 회로도면위에계층구조의포트를입력한다. Hierarchitecture Pin : 계층구조의블록에계층구조의핀을입력한다. Off-Page Connector : 오프 - 페이지커넥터를입력한다. No Connect : 핀에연결없음의심벌을입력한다. 66
Pspice 실행 9. Tool Bar 에서 Part 를선택한다. Library 경로 C Program Files OrcadLite Capture Library Pspice 여기안에있음!! 처음에는가장기본상태로 Library 에 Design Cache 만보인다. Add Library 를클릭하여 Pspice 폴더안에있는 Analog, source, eval Library 를추가 67
Pspice 실행 10. Library 에서 Resistor 를찾아서 Schematic 에올려놓는다. Resistor 는 ANALOG library 에들어있음 68
Pspice 실행 11. Library 에서 VDC 를찾아서 Schematic 에올려놓는다. VDC 는 Source library 에들어있음 69
Pspice 실행 12. Tool Bar 에서 Place Ground 를선택한다. 13. Library 에서 0 을찾아 Schematic 에올려놓는다. 70
Pspice 실행 14. 다음과같이배치하고 Place 의 wire 를선택한후각소자를연결한다. 71
Pspice 실행 15. 다음과같이완성되었으면원하는소자값을입력하자. 72
Pspice 실행 16. 어떠한 Simulation 을할것인지결정한다. New Simulation Profile 을클릭한후 Name 을입력하고 Create 를누르면아래와같은창이나온다. Run to time 만 50ms 로변경하고확인을누른다. 73
Pspice 실행 17. Tool bar 에서 Run Pspice 를실행 18. Tool bar 에서 V 또는 I 를선택하면전류전압측정결과를확인할수있다. 74
Pspice 실행 다음과같이회로를구성하고시뮬레이션하라. 회로를측정하여결과를비교해라. 75
실험 2. 직렬회로 76
실험 2. 직렬회로 - 이론 : 저항의직렬연결 I a b ac R 1 R 2 V I R 1 과 R 2 에흐르는전류는같다. R 1 을통과하는전하는반드시 R 2 도거쳐야하기때문이다. a 점과 b 점의전위차는 IR 1 이고 b 점과 c 점의전위차는 IR 2 이다. a, c 사이의전위차는다음과같다. V IR 1 IR2 I R1 R2 두개의저항을하나의등가저항 R eq 로놓으면이것은두저항의합과같다. R eq R 1 R 2 그러므로직렬연결된저항의등가저항은각각의저항을대수적으로합한값이며, 각각의저항값보다항상큰값을가진다. 77
실험 2. 직렬회로 - 이론 : 키르히호프의전압법칙 (KVL, Kirchhoff Voltage Law) 전기회로에가해진전원전압 ( 기전력 ) 과소비되는전압강하의합은같다. 6V = 1V + 2V + 3V 78
실험 2. 직렬회로 - 예비과제 1 (1) 아래와같이 2 개저항의직렬회로에대한전체저항 Rt 는? (2) 아래와같이 3 개저항의직렬회로에대한전체저항 Rt 는? 79
실험 2. 직렬회로 - 예비과제 2 키르히호프의전압법칙 (1) V 1, V 2, V 3, 를각각계산하라. (2) (1) 에서계산한결과가맞는지 Pspice 를이용해서확인하라. 분압기 ( 직렬회로 ) V1 V 2 V3 VR 1 IR 1 V R T R 1 R1 R R 1 2 V VR1 IR 1 VR2 IR 2 VR VR 1 2 R1 R1 R R2 R R 1 2 2 V V 80
실험 2. 직렬회로 - 세부실험 [1] : 전기저항측정 ( 전체및개별저항값 ) 저항 R3 1k METEX MS-9170 저항 R2 3.3k Banana Plug Alligator Clip 저항 R1 4.7k Cable 81
실험 2. 직렬회로 - 세부실험 [1] : 전압측정 3 + V 32 =V 3 -V 2 - V 3 2 저항 R3 1k METEX MS-9170 1 주의사항 : 실제전압이측정범위를크게과할경우테스터가손상될수있다. + V 21 =V 2 -V 1 - V 2 1 저항 R2 2k DC 6V GP-4303TP 2 부하효과 (loading): 전압계의내부임피던스가 충분히크지않아서실제 전압보다작게측정되는 현상. Banana Plug Alligator Clip Cable + V 10 =V 1 -V 0-0 V 1 저항 R1 3k 82
실험 2. 직렬회로 - 세부실험 [1] : 전류측정 저항 R3 1k METEX MS-9170 주의사항 저항 R2 2k DC 6V GP-4303TP 전류계사용시절대로병렬로연결하지 말것. 병렬로연결하면전류계에과다한 전류가흘러서 fuse가끊어지거나 fuse가작동하지않을경우전류계가영구적으로손상될수도있다. 저항 R1 3k 83
실험 2. 직렬회로 - 세부실험 [2] : 전류측정 R3 1.2K 1mA R3 5.6K METEX MS-9170 실험방법 : METEX MS-9170의전휴계가 1mA 될때까지직류전원공급기 GP- R2 1.2K DC? V GP-4303TP 4303TP 의전압을 0V 에서서서히올린다. 주의사항 전류계사용시절대로병렬로연결하지말것. 병렬로연결하면전류계에과다한전류가흘러서 fuse가끊어지거나 fuse가 R1 1.5K 작동하지않을경우전류계가영구적으로 손상될수도있다. 84
실험 2. 직렬회로 - 세부실험 [2] : 전압측정 R3 1.2K 1mA R3 5.6K METEX MS-9170 실험방법 : 직류전원공급기 GP-4303TP의전압을 0V에서서서히올려 METEX MS- R2 1.2K DC? V GP-4303TP 9170 의전휴계가 1mA 될때 MS- 9170 으로전원공급기의전압을측정 R1 1.5K 85
실험 3. 병렬회로 86
실험 3. 병렬회로 - 이론 : 전기저항의병렬연결 I 1 I a I 2 R 1 R 2 b I 두저항은양단 a, b 에같은크기의전위차를가진다. 그러나각각의저항에흐르는전류는다르다. 전류 I 가 a 점에도달하면 I 1 은 R 1 으로 I 2 는 R 2 로흐른다. a 로들어간 I 는전하보존의법칙에의하여 b 에서다시 I 가되어서나온다. V 옴의법칙에따라 I V / R R 1 // R 2 병렬연결기호 I I 1 I 2 V R 1 V R 2 1 V R 1 1 R 2 V R eq 1 R eq 1 R 1 1 R 2 R eq R1R 2 R R 1 2 두개이상병렬연결된저항기의등가저항은구성저항중에가장작은저항값보다항상작으며, 등가저항의역수는각저항의역수의합과같다. - 두개의저항중에서하나의저항이다른저항보다 10 배작으면다른저항에흐르는전류가극히작으므로다른저항을제거해도전체전류 I 는큰차이가없음.!!! 87
실험 3. 병렬회로 - 이론 : 키르히호프의전류법칙 (KCL, Kirchhoff Current Law) 전기회로에전류가흐를때분기점에들어오는전류 ( 유입전류 ) 와분기점에서나가는전류 ( 유출전류 ) 의합은같다. 분기점 7A = 5A + 2A 88
실험 3. 병렬회로 - 예비과제 1 1) 아래와같은 2 개저항에대한병렬회로의합성저항 Rpa 는? 2) 아래와같은 3 개의병렬저항의합성저항 Rpb 는? 89
실험 3. 병렬회로 - 예비과제 2 키르히호프의전류법칙 분류기 ( 병렬회로 ) (1) I 1, I 2, Va, 를각각계산하라. (2) (1) 에서계산한결과가맞는지 Pspice 를이용해서확인하라. V a I 1 1K I 2 I T V R T I R R R R R 1 I I 1 1 1 2 I1 1 2 R2 1 2 2 R2 R R 1 1 R R R1 R R I T 2 I T 2 90
실험 3. 병렬회로 - 예비과제 3 키르히호프의전류법칙 (1) I 1, I 2, I 3, 를각각계산하라. (2) (1) 에서계산한결과가맞는지 Pspice 를이용해서확인하라. I T I 1 I 2 I 3 91
실험 3. 병렬회로 - 세부실험 [1] : 전체 (R T ) / 개별저항측정 METEX MS-9170 저항 R3 1.5K 저항 R2 2.2K 저항 R1 560 92
실험 3. 병렬회로 - 세부실험 [1] : 전압측정 METEX MS-9170 DC 5V GP-4303TP 1 주의사항 : 실제전압이 측정범위를크게과할경우테스터가손상될수있다. 2 부하효과 (loading): 저항 R3 1K 저항 R2 2.2K 저항 R1 560 전압계의내부임피던스가 충분히크지않아서실제 전압보다작게측정되는 현상. 93
실험 3. 병렬회로 - 세부실험 [1] : 전체전류 (I T ) 측정 METEX MS-9170 주의사항 DC 5V GP-4303TP 전류계사용시절대로병렬로연결하지말것. 병렬로연결하면전류계에과다한전류가흘러서 fuse 가끊어지거나 fuse 가작동하지않을경우전류계가영구적으로손상될수도있다. I 3 I 2 I 1 저항 R3 1K 저항 R2 2.2K 저항 R1 560 94
실험 3. 병렬회로 - 세부실험 [1] : 저항전류 (I 3 ) 측정 METEX MS-9170 주의사항 DC 5V GP-4303TP 전류계사용시절대로병렬로연결하지말것. 병렬로연결하면전류계에과다한전류가흘러서 fuse 가끊어지거나 fuse 가작동하지않을경우전류계가영구적으로손상될수도있다. I 3 I 2 I 1 저항 R3 1K 저항 R2 2.2K 저항 R1 560 95
실험 3. 병렬회로 - 세부실험 [1] : 저항전류 (I 2 ) 측정 METEX MS-9170 주의사항 DC 5V GP-4303TP 전류계사용시절대로병렬로연결하지말것. 병렬로연결하면전류계에과다한전류가흘러서 fuse 가끊어지거나 fuse 가작동하지않을경우전류계가영구적으로손상될수도있다. I 3 I 2 I 1 저항 R3 1K 저항 R2 2.2K 저항 R1 560 96
실험 3. 병렬회로 - 세부실험 [1] : 저항전류 (I 1 ) 측정 METEX MS-9170 주의사항 DC 5V GP-4303TP 전류계사용시절대로병렬로연결하지말것. 병렬로연결하면전류계에과다한전류가흘러서 fuse 가끊어지거나 fuse 가작동하지않을경우전류계가영구적으로손상될수도있다. I 3 I 2 I 1 저항 R3 1K 저항 R2 2.2K 저항 R1 560 97
실험 3. 병렬회로 - 세부실험 [2] : 5mA 전류 METEX MS-9170 의 전휴계가 5mA 될 때까지직류전원 5mA 공급기 GP-4303TP 의전압을 0V에서서서히 올림 METEX MS-9170 DC? V GP-4303TP 주의사항 전류계사용시절대로병렬로연결하지말것. 병렬로연결하면전류계에 저항 R3 3.3K 저항 R2 2.2K 저항 R1 1K 과다한전류가흘러서 fuse 가끊어지거나 fuse 가 작동하지않을경우 전류계가영구적으로 손상될수도있다. 98
실험 3. 병렬회로 - 세부실험 [2] : 전압측정 직류전원공급기 GP- 4303TP 의전압을 0V 에서서서히올려 5mA METEX MS-9170 의전휴계가 5mA될때 MS-9170 으로전원 METEX MS-9170 공급기의전압을측정 DC? V GP-4303TP 주의사항 전류계사용시절대로병렬로연결하지말것. 병렬로연결하면 저항 R3 3.3K 저항 R2 2.2K 저항 R1 1K 전류계에과다한전류가 흘러서 fuse 가 끊어지거나 fuse 가 작동하지않을경우 전류계가영구적으로 손상될수도있다. 99
실험 4. 직병렬회로 100
실험 4. 직병렬회로 - 예비과제 1 (1) I 1, I 2, Va 를각각계산하라. (2) (1) 에서계산한결과가맞는지 Pspice 를이용해서확인하라. I 2 I 1 V a 101
실험 4. 직병렬회로 - 예비과제 2 (1) I 7, I 8, I 9, I 10 를각각계산하라. (2) (1) 에서계산한결과가맞는지 Pspice를이용해서확인하라. I 7 I 9 I 8 I 10 102
실험 4. 직병렬회로 - 세부실험 [1] : 전체저항 (R T ) 측정 METEX MS-9170 * 부품결선을변경하여개별저항도측정 R1 R3 R5 1 k 3.3 k 4.7 k R2 8.2 k R4 10 k R6 4.7 k 103
실험 4. 직병렬회로 - 세부실험 [1] : 전압측정 METEX MS-9170 1 주의사항 : 실제전압이측정범위를크게과할경우테스터가손상될수있다. 2 부하효과 (loading) : 전압계의내부임피던스가충분히크지않아서실제전압보다작게측정되는현상. Vs R1 1 k V 1 R3 V 2 R5 V 3 R2 8.2 k 3.3 k R4 10 k 4.7 k I T I 3 I 5 I 2 I 4 DC 5V R6 4.7 k GP-4303TP 104
실험 4. 직병렬회로 - 세부실험 [1] : 전류측정 METEX MS-9170 R1 V 1 R3 V 2 R5 V 3 DC 5V GP-4303TP Vs 1 k 3.3 k I T I 3 I 5 4.7 k R2 I 2 I 4 8.2 k R4 10 k R6 4.7 k 105
실험 4. 직병렬회로 - 세부실험 [2] : I T =1mA 회로에흐르는전체전류가 1mA 가되도록전원전압을조정하고 R1, R2 에흐르는전류는 A, B 양단전압으로부터계산 R1 METEX MS-9170 1 K I 1 DC? V GP-4303TP R2 V B R4 Vs V A 2.2K 1.5 k I 2 I 4 V 5 I 3 R3 3.9K R5 560 106
실험 4. 직병렬회로 - 세부실험 [3] : 휘스톤브리지 VR1 2500 METEX MS-9170 R4 DC 5 V GP-4303TP V A 560 R3 V B Unknown V B R2 100 V A 와 V B 전압이같도록가변저항 VR1 을조정한후가변저항값을측정하여 R3 저항값을계산 107
실험 5. 중첩의원리 108
실험 5. 중첩의원리 - 이론 여러개의전원을포함한전기회로에서소자의전기량 ( 전류, 전압 ) 은각전원에대한전기량을따로구하여이들을합한것과같다. R 1 R 3 V 1 =12V + - R 1 1kΩ I R 2 2kΩ R 3 1kΩ + - V 2 =6V V 1 =12V + - 1k Ω I R 2 2k Ω 1k Ω R 1 R 3 1k Ω I R 2 2k Ω 1k Ω + - V 2 =6V 109
실험 5. 중첩의원리 - 예비과제 : 중첩의원리를이용하여회로도의 I 1, I 2, I 3, V 1, V 2, V 3 값을구하시오. V R1 V R2 1.5K 2.2K 2V V R 3 1K 3V 1.5K 2.2K 1.5K 2.2K 2V 1K 1K 3V 110
실험 5. 중첩의원리 - 세부실험 [1] 중첩의원리를이용하여회로도의저항 R 1, R 2, R 3 에흐르는전류 I 1, I 2, I 3 와저항 R 1, R 2, R 3 양단전압 V 1, V 2, V 3 을측정 1K V 1-1 V 1-2 I 1-1 I 1-2 I 1-3 1K V 1 V 2 DC 6V V 1--3 1K 1K 1K 전원 V1 회로도 DC 6V V 3 1K DC 4V V 2-1 V 2-2 I 2-1 I 2-2 1K I 2-3 1K 회로도 V 2-3 1K DC 4V 전원 V2 회로도 111
실험 5. 중첩의원리 - 세부실험 [1] : 저항양단의전압측정 GP-4303TP METEX MS-9170 DC 6V DC 4V R1 V 3 R2 IND V S1 1 k 1 k I 1 I 3 V S2 I 2 R3 1 k 112
실험 5. 중첩의원리 - 실험 1 : 저항에흐르는전류측정 GP-4303TP METEX MS-9170 DC 6V DC 4V R1 V 3 R2 IND V S1 1 k 1 k I 1 I 2 V S2 I 3 R3 1 k 113
실험 5. 중첩의원리 - 실험 1 : 전원 V1 에의한저항양단의전압측정 GP-4303TP METEX MS-9170 DC 6V R1 V 3 R2 IND V S1 1 k 1 k I 1 I 2 I 3 R3 1 k 114
실험 5. 중첩의원리 - 실험 1 : 전원 V1 에의하여저항에흐르는전류측정 GP-4303TP METEX MS-9170 DC 6V R1 V 3 R2 IND V S1 1 k 1 k I 1 I 2 V S2 I 3 R3 1 k 115
실험 5. 중첩의원리 - 실험 1 : 전원 V2 에의한저항양단의전압측정 GP-4303TP METEX MS-9170 DC 4V R1 V 3 R2 IND 1 k 1 k I 1 I 3 V S2 I 2 R3 1 k 116
실험 5. 중첩의원리 - 실험 1 : 전원 V2 에의하여저항에흐르는전류측정 GP-4303TP METEX MS-9170 DC 4V R1 V 3 R2 IND 1 k 1 k I 1 I 3 V S2 I 2 R3 1 k 117
실험 5. 중첩의원리 - 세부실험 [2] : R3에흐르는전류측정전체전류 2V 전원에의한전류 5V 전원에의한전류 GP-4303TP DC 5V DC 2V METEX MS-9170 V S1 R1 1 K R3 2.2K PAR R2 1 K GND V S2 118
실험 5. 중첩의원리 - 세부실험 [2] : R3 양단전압측정 GP-4303TP DC 5V DC 2V METEX MS-9170 V S1 R1 1 K R3 2.2K PAR R2 1 K GND V S2 119
실험 6. 회로정리와변환 - 테브난 / 노톤정리 - 최대전력전달 120
실험 6. 회로정리와변환 - 이론 : Thevenin 정리 임의의회로망을등가전압원과등가출력저항으로환산하여 Thvenin 등가회로로변환 - 임의의회로망 R1 - Thvenin 등가회로 a R th 등가출력저항 a V R2 + - V 등가전압원 th b b 등가전압원환산방법 R1 R1 a V R2 a a, b 단자는 Open R2 V Th R1 R2 b V V 전압원은단락 (Short) R2 R Th b R1R 2 R R 등가출력저항환산방법 121 1 2
실험 6. 회로정리와변환 - 이론 : Norton 의정리 임의의회로망을등가전류원과등가출력저항으로환산하여 Norton 등가회로로변환 - 임의의회로망 R1 - Norton 등가회로 V a R2 b 등가전류원 I N 등가출력저항 R N a b V 등가전류원환산방법 R1 a a, b 단자는잔락 (Short) R2 1 2 R N V R I R2 1 R 2 N b I N V R 1 전압원은단락 (Short) R1 a b 등가출력저항환산방법 R R 122
실험 6. 회로정리와변환 - 예비과제 1 a a I L 12Vdc V L b b 1. 위회로의 a,b 단자에서본 Thevenin 등가회로를구하시오. (V Th, R Th Thevenin 등가회로 ) 2. RL 을 5KΩ 으로바꿨을때테브난등가회로를이용해서전압 V L, 전류 I L 를계산하시오. 123
실험 6. 회로정리와변환 - 예비과제 2 a a I L 12Vdc V L b b 1. 위회로의 a,b 단자에서본 Norton 등가회로를구하시오. (V Th, R N Norton 등가회로 ) 2. RL 을 5KΩ 으로바꿨을때 Norton 등가회로를이용해서전압 V L, 전류 I L 를계산하시오. 124
실험 6. 회로정리와변환 - 세부실험 [1] : 테브난등가회로측정 GP-4303TP METEX MS-9170 R1 5 k R2 5 k DC 10V IND V th V th /2 VR1 R3 4.7 k 가변저항 VR1 을삽입하여전압계의전압이 V th /2 가되도록가변저항 VR1 을조정하였을때가변저항 VR1 의저항값이테브난등가출력저항임 125
실험 6. 회로정리와변환 - 세부실험 [2] : 노톤등가회로측정 GP-4303TP METEX MS-9170 I th /2 DC 8 V I th R1 R2 IND 10 k 4.7k R3 4.7 k VR1 가변저항 VR1 을삽입하여전압계의전압이 I th /2 가되도록가변저항 VR1 을조정하였을때가변저항 VR1 의저항값이노톤등가출력저항임 126
실험 6. 회로정리와변환 - 세부실험 [3] : 최대전력전달 GP-4303TP DC 10V METEX MS-9170 V S Rs 1 K IND RL 200/400/600/800/1000/1200/1400/ 1600/1800/2000 127
실험 6. 회로정리와변환 - 세부실험 [4] : R3 에흐르는전류측정 GP-4303TP DC 5V DC 5V METEX MS-9170 V S1 R1 2.2 K RL 5 K IND R2 4.7 K GND V S2 128
교류회로실험용부품 - 커패시터 - 인덕터 129
0-2. 교류회로예비지식 - 교류회로용부품 : 커패시터종류 The battery gives some current to the capacitor which the capacitor then gives to the light bulb, once its full up. 130
0-2. 교류회로예비지식 - 교류회로용부품 : 커패시터의종류 Ceramic disk Monolithic ceramic Dipped silvermica Mylar Mylar Solid tantalum, polarized Radial aluminum electrolytic Axial aluminum electrolytic 131
0-2. 교류회로예비지식 - 교류회로용부품 : 커패시터부호 ( 판독례, 세라믹커패시터 ) Disc Capacitors 4 7 2 K Code Tolerance A ±0.05% B ±0.1% C ±0.25% D ±0.5% F ±1% G ±2% J ±5% K ±10% First Digit First Figure Second Digit Second Figure Third Digit # of Zeros Fourth Digit Tolerance 4 7 00 K 4700 pf 10% Note: Units on Disc Capacitors are always in pico-farads M or NONE ±20% N ±30% Q 10%, +30% S 20%, +50% T 10%, +50% Z 20%, +80% 132
0-2. 교류회로예비지식 - 교류회로용부품 : 커패시터 ( 색 ) 부호표 Source : www.ipctraining.com 세라믹커패시터 133
0-2. 교류회로예비지식 - 교류회로용부품 : 인덕터의종류 Molded inductor & air-wound inductor Adjustable air-wound inductor Ferrite core toroidal transformer Air wound inductor Iron powder toroidal inductor 134
0-2. 교류회로예비지식 - 교류회로용부품 : 인덕터색부호표 135
0-2. 기초실험예비지식 - 예비과제 (1) 다음과같이세자리숫자로표시된커패시터의용량은? a. 472 b. 574 c. 673 (2) 다음의커패시터용량을세자리숫자로표시 a. 0.37 uf b. 270 uf c. 56 uf (3) 다음과같이색띠로표시된인덕터의인덕턴스는? a. Brown/Black/Red/Silver b. Orange/Brown/Yellow?gold (4) 다음과같은인덕턴스를가지며오차가 ±10% 인언덕터를색띠값으로표시 a. 6.5 mh b. 11 mh c. 4.7 mh 136
교류회로실험용계측기 - 오실로스코프 - 함수발생기 13 7
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 오실로스코프 (Digital Storage Oscilloscope : TDS2010) Vertical( 수직 ) : 신호의감쇠또는증폭. 볼트영역컨트롤을사용하여신호의진폭을원하는측정범위로조정합니다. Horizontal( 수평 ) : 시간축. 초영역컨트롤을사용하여화면전체에서수평으로표시되는영역별시간의양을설정합니다. Trigger( 트리거 ) : 오실로스코프의트리거링. 트리거레벨을사용하여반복신호를안정화하거나단일이벤트에대해트리거하도록설정합니다. 다중채널파형표시 Source : Tektronix 오실로스코프입문서 138
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 오실로스코프 ( 샘플링모드 ) 139
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 오실로스코프 TDS2010(4CH) Power and precision: with up to 200 MHz bandwidth and 2 GS/s maximum sample rate, The probe check wizard ensures optimal probe set-up. Eleven standard automatic measurements. help CompactFlash mass storage enables quick transfer of data between oscilloscope and PC. analog-style controls OpenChoice Software Easily document and analyze your measurement results. color LCD display external triggering 140
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 오실로스코프 TDS-2000 계열 (4CH) Power On/Off Button Ref AutoRange Save/Recall Utility Measure Cursor Help Acquire Display Auto Default Setup Set Run/ Stop Single Trigger Set to Zero Position Horizontal Horiz Math (+, -, x) (FFT) Probe check USB Flash Drive Trig View Force Trig Set To 50% Level Trig Menu Scale 5V 1kHz Check Vertical 141
Power On/Off Button 0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 오실로스코프 TDS-2000계열 (Tektronix TDS-2010N 2CH) Multipurpose Knob AutoRange Ref Save/Recall Utility Measure Cursor Acquire Help Display Run/ Stop Auto Set Default Setup Position Front-Panel Buttons And Knob labels Single Level Trig Menu Set To 50% Probe check USB Flash Drive 5V 1MHz Check Option Buttons Math (+, -, x) (FFT) Vertical Horizontal Horiz Menu Set To Zero Trigger Scale Force Trig Trig View 142
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : Oscilloscope 계측용 Probe Coaxial Cable Finger Guard (Bayonet Neill Concelman) BNC Connector Retractable Hook Tip 10X ( 10 배 " 라고읽음 ) 감쇠프로브는 1X 프로브에비해회로부하가낮고뛰어난범용패시브프로브로 10mVpp 이상의전압파형측정 Attenuation Switch Calibration Adjust Knob Alligator Clip Ground Lead 143
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : Oscilloscope 계측용 Probe 로 5 V pp 1 khz 검사 (4CH) 3 Push Auto Set Button 1 Push Default Setup Button 4 Check the display Probe COMP 5 Repeat CH 2, CH 3 ( 채널버튼 2 번누르고 CH 2 버튼한번누름 5Vpp 1kHz Check Probe 접지 CH 1 BNC 2 Connect Oscilloscope Probe (10X) 144
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : Oscilloscope 자체기능검사 ( 전원 On 시검사 ) 1 Power On/Off Button 을누르고 PASSED 가나오면 Default Setup 1 Default Setup Button 을누릅니다. ( 이때프로브는 10X) 4 Check the display Auto Set 3 AutoSet Button 을누릅니다. Probe COMP 5 CH 1 버튼을누른후 CH2 버튼을눌러 2, 3 번반복 CH1 1 2 CH2 5Vpp 1kHz Check Probe 접지 CH 1 BNC CH 2 BNC 2 Connect Oscilloscope Probe (10X) 145
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : Oscilloscope (2CH) 계측용전압 Probe 검사 ( 프로브를바꿀때마다검사 ) 3 Check the display PASSED Probe COMP 2 Probe Check Button 을누룹니다. 5Vpp 1kHz Check Probe 접지 CH 1 BNC CH 2 BNC 1 Connect Oscilloscope Probe (10X) 146
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : Oscilloscope 계측용전압 Probe 보정 (2CH) 4 Check the display Auto Set 3 AutoSet Button 을누릅니다. 5 필요시조정한후반복 Probe COMP Probe 접지 5Vpp 1kHz 1 Check CH1 1 1 Probe Voltage Attenuation option and select 10X. CH 1 BNC CH 2 BNC 2 Connect Oscilloscope Probe (10X) 147
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 디스플레이영역 Acquisition Mode horizontal trigger position trigger Time -130.0us Edge or Pulse Width trigger level Trigger 상태 ground reference points CH1/CH2 : Inverted 1.00V / 1.00A : Vertical Scale Factor B W : Bandwidth Limited messages Trigger window time base setting 100ms main time base setting 100us trigger source Date and Time Edge or Pulse Width trigger level 750mV Trigger Frequency 1.00000kHz 148
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 수평 / 수직및 Trigger 조정 CH1/CH2 수직위치조정 CH1/CH2 On/off 수평위치조정 수평메뉴표시 수평위치를 0 으로설정 Edge 또는 Pulse Trigger 시 Trigger Level 조정 position Trigger 메뉴표시 Trigger Level 을 Trigger 신호의 ½ 로설정 CH1, CH2 에대한 Math(+, -, X, FFT 기능 Menu Scale CH1/CH2 수직배율 (Volts/div) 선택 수평배율 (Time/DIV) 선택 Trigger 신호조정에관계없이채널신호표시 버튼을누르는동안 Trigger 신호파형표시 149
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 메뉴와조정 / 신호입력커넥터 LED LED LED 150
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : Function Generator( 함수발생기, Protek GD-1010) WAVEform 파형 FREQuency 주파수 AMPLitude 진폭 RANGE 측정단위 ENTER 숫자입력 Cursor Key Tuning Knob OFFSET DC 오프셋 Function Key DUTY 듀티사이클 MODE 통신, 변조 TRIG 외부입력 CANCEL 입력취소 Numeric Pad Key 151
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 오실로스코프측정법 [1, 교류와직류혼합전압파형측정 ] 5Vpp, 1kHz 사인파 DC offset 2V 저항 R1 1K 전류 or 전압 AC 성분 진폭 주파수 1 Power On/Off Button 을누릅니다. 바이어스 0 DC 성분 시간 - AC 성분의기준치를제공한다. - 정보는포함되어있지않다. 152
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 저항 R1 양단교류전압측정시잘못된접지연결! ( 매우중요 ) 커패시터 C1 저항 R1 저항 R2 저항 R3 계측기의접지임 153
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 저항 R1 양단교류전압측정시올바른접지연결! 커패시터 C1 V1 V2 저항 R1 1. Push the 1 (channel 1 menu) button and set the Probe Voltage Attenuation option to 10X. 2. Push the 2 (channel 2 menu) button and set the Probe Voltage Attenuation option to 10X. 3. If using P2220 probes, set their switches to 10X. 4. Push the AutoSet button. 5. Push the Math button to see the Math Menu. 6. Push the Operation option button and select -. 7. Push the CH1-CH2 option button to display a new waveform that is the difference between the displayed waveforms. 8. To adjust the vertical scale and position of the Math waveform, follow these steps: a. Remove the channel 1 and channel 2 waveforms from the display. b. Turn the channel 1 and channel 2 Vertical Scale and Vertical Position knobs to adjust the vertical scale and position of the Math waveform. 저항 R2 저항 R3 CH 1 BNC CH 2 BNC 154
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 리사쥬패턴측정방법 커패시터 C1 V1 저항 R1 저항 R2 V2 저항 R3 1. 2. 3. 4. 는앞장과동일 5. Turn the Vertical Scale (volts/division) knobs to display approximately the same amplitude signals on each channel. 6. Push the Display button to see the Display Menu. 7. Push Format XY. The oscilloscope displays a Lissajous pattern representing the input and output characteristics of the circuit. 8. Turn the vertical Scale and vertical Position knobs to optimize the display. 9. Push Persist Infinite. CH 1 BNC CH 2 BNC 155
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 리사쥬패턴 156
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 펄스측정방법 157
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 펄스측정방법 158
0-2. 교류회로실험용계측기 - 교류측정용기자재 : 케이블및커넥터 159
실험 7. R-C 회로 160
실험 7. R-C 회로 - 이론 : 커패시터주파수특성 RC 회로의 Impedance Z 주파수 (f) 와 capacitance(c) 값에반비례한다. Impedance Z R Reactance X 1 X C 2 fc X C jx Capacitor 의주파수특성곡선 161
실험 7. R-C 회로 - 이론 : 커패시터의시간적특성 (Time Constant, 시정수 ) 충전또는방전시정상상태 (DC구간) 의일정지점까지변하는시간 Time constant가작다 input에대한반응속도가빠르다!!! V 100% 63.2% 36.8% 0% 정상상태 ( 충전시 ) RC 정상상태 ( 방전시 ) 방전 충전 정상상태충전전압에대하여시정수에서도달되는충전전압비율 ( 충전시 ) 충전된전압에대하여시정수에서도달되는방전전압비율 ( 충전시 ) t 시정수 : 충전전하량 : 정전용량 : RC RC time Q CV i t 커패시터양단전압 : V 시간 : t 커패시터에흐르는전류 : i Q C V Q i t V t R R V V V RC t time 162
실험 7. R-C 회로 - Time Constant( 시정수 ) V V i V i 의약 63.2% 지점 t=0 t=rc t= t 5V square wave (Volt/Div 1V) 163
실험 7. R-C 회로 - 세부실험 [1] : 디지털멀티미터로교류전압측정 커패시터 C1 Protek GD-1010 Vs 저항 R1 VC 10 K 0.01 uf V s : 5V rms, 1kHz 정현파 - 저항 R1 양단의교류전압 V R = V S -V C - 교류전류 I = V R / R1 METEX MS-9170 164
실험 7. R-C 회로 - 세부실험 [1] : 오실로스코프로측정 ( 올바른접지연결주의!) 커패시터 C1 Protek GD-1010 Vs 저항 R1 VC 10 K 0.01 uf V s : 5V rms, 1kHz 정현파 - 저항 R1 양단의교류전압파형 V R = V S -V C ( 오실로스코프의 Math 기능이용 ) CH 1 BNC CH 2 BNC TDS-2010N 165
실험 7. R-C 회로 - 세부실험 [1] : 오실로스코프로측정 ( 올바른접지연결주의!) 커패시터 C1 Protek GD-1010 V S V R 저항 R1 0.01 uf 10 K V s : 5V rms, 1kHz 정현파 - 저항 R1 양단의교류전압파형 V R = V S -V C ( 오실로스코프의 Math 기능이용 ) CH 1 BNC CH 2 BNC TDS-2010N 166
실험 7. R-C 회로 - 세부실험 [2] : 디지털멀티미터로교류전류측정 Protek GD-1010 V S 커패시터 C1 V R 저항 R1 커패시터에흐르는전류 저항에흐르는전류 전체전류 V s : 5V rms, 1kHz 정현파 0.2 uf 330 METEX MS-9170 167
실험 7. R-C 회로 - 세부실험 [3] : 오실로스코프로주파수특성측정 ( 올바른접지연결주의!) 커패시터 C1 Protek GD-1010 Vs 저항 R1 VC 10 K 0.01 uf V s : 10V rms, 100Hz ~ 10kHz 정현파 - 저항 R1 양단의교류전압파형 V R = V S -V C ( 오실로스코프의 Math 기능이용 ) CH 1 BNC CH 2 BNC - 교류전류 I = V R / R1 TDS-2010N 168
실험 7. R-C 회로 - 세부실험 [4] : 오실로스코프로교류전압측정 커패시터 C1 Protek GD-1010 Vs 저항 R1 V C 0.1 uf V s : 10V rms, 5 khz 정현파 1 K V A 커패시터 C2 저항 R2 680 0.047 uf - 저항 R1 양단의교류전압파형 V R = V S -V C ( 오실로스코프의 Math 기능이용 ) CH 1 BNC CH 2 BNC - 교류전류 I = V R / R1 TDS-2010N 169
실험 8. R-L 회로 170
실험 8. R-L 회로 - 이론 : 인덕터주파수특성 RL 회로의 Impedance Z Impedance Z R Reactance X X L jx 유도성 Reactance : 주파수 (f) 와 inductance(l) 값에비례한다. X L 2 fl 인덕터의주파수특성곡선 171
실험 8. R-L 회로 - 이론 : 인덕터의시간적특성 : Time Constant( 시정수 ) 정상상태 (DC구간) 의일정지점까지변하는시간 Time constant가작다 input에대한반응속도가빠르다!!! VI 100% 63.2% 36.8% 0% L/R RC 정상상태 정상상태 방전 충전 R-L 직렬회로양단의직류전압에대하여시정수에서도달되는 R-L 직렬회로에흐르는전류 R-L 직렬회로에정상상태전류가흐르도록일정시간이지난후 R-L 직렬회로를단락시시정수에서도달되는 R-L 직렬회로에흐르는전류 단락전류 정상상태전류 t 시정수 : 자속 : L R L time R LI v t 인덕터에흐르는전류 : I 시간 : t L I 1 1 v t I t R I R I I L t time R 인덕턴스 : 패러데이법칙 : v t 인덕터양단전압 : v 172
실험 8. R-L 회로 - 이론 : Time Constant( 시정수 ) V I VI i V i 의약 63.2% 지점 I t=0 t=rc t= t 1V square wave (Volt/Div 1V) 173
실험 8. R-L 회로 - 세부실험 [1] : 디지털멀티미터로교류전압측정 Protek GD-1010 Vs 저항 R1 V L 인덕터 ( 코일 ) L1 1 K 22 mh 전원전압 인덕터양단의전압 V s : 5V rms, 1kHz 정현파 - 저항 R1 양단의교류전압 V R = V S -V L - 교류전류 I = V R / R1 METEX MS-9170 174
실험 8. R-L 회로 - 세부실험 [1] : 오실로스코프로교류전압측정 ( 올바른접지연결주의!) Protek GD-1010 Vs 저항 R1 V L 인덕터 ( 코일 ) L1 V s : 5V rms, 1kHz 정현파 10 K 22 mh CH 1 BNC CH 2 BNC - 저항 R1 양단의교류전압파형 V R = V S -V C ( 오실로스코프의 Math 기능이용 ) TDS-2010N 175
실험 8. R-L 회로 - 세부실험 [2] : 디지털멀티미터로교류전류측정 Protek GD-1010 V S V R 저항 R1 인덕터에흐르는전류저항에흐르는전류전체전류 V s : 5V rms, 1kHz 정현파 인덕터 ( 코일 ) L1 68 mh 220 METEX MS-9170 176
실험 8. R-L 회로 - 세부실험 [3] : 오실로스코프로주파수특성측정 ( 올바른접지연결주의!) Protek GD-1010 Vs 저항 R1 V L V s : 10V rms, 100Hz ~ 10kHz 정현파 680 인덕터 ( 코일 ) L1 68 mh CH 1 BNC CH 2 BNC - 저항 R1 양단의교류전압파형 V R = V S -V L ( 오실로스코프의 Math 기능이용 ) - 교류전류 I = V R / R1 TDS-2010N 177
실험 8. R-L 회로 - 세부실험 [4] : 오실로스코프로교류전압측정 Protek GD-1010 Vs 저항 R1 V B 인덕터 ( 코일 ) L1 68 mh V s : 10V rms, 5 khz 정현파 6.7 K V A 인덕터 ( 코일 ) L2 33 mh 저항 R2 3.3 K - 저항 R1 양단의교류전압파형 V R = V S -V B ( 오실로스코프의 Math 기능이용 ) CH 1 BNC CH 2 BNC - 교류전류 I = V R / R1 TDS-2010N 178
실험 9. R-L-C 회로 179
실험 9. R-L-C 회로 - 이론 : 직렬 R-L-C 회로주파수특성 RLC 회로의 Impedance Z Impedance Z R jx Reactance X X C X L 1 X C 2 fc X L 2 fl 주파수특성곡선 직렬 L-C 회로의주파수특성곡선 X 1 2 fc 2 fl 180
실험 9. R-L-C 회로 ( 직렬 ) - 세부실험 [1] : 오실로스코프로교류전압측정 Protek GD-1010 Vs 저항 R1 VC 인덕터 ( 코일 ) L1 10 mh V s : 5V rms, 1kHz~20kHz 정현파 100 0.1 uf 커패시터 C1 V L - 저항 R1 양단의교류전압 V R = V S -V C - 커패시터 C1 양단의교류전압 V C = V C -V L - 교류전류 I = V R / R1 TDS-2010N 181
실험 9. R-L-C 회로 ( 병렬 ) - 세부실험 [2] : 디지털멀티미터로교류전류측정 Protek GD-1010 Vs 저항 R1 VC 커패시터 C1 0.1 uf 인덕터 ( 코일 ) L1 10 mh V s : 5V rms, 1kHz~20kHz 정현파 100 V L METEX MS-9170 182
실험 9. R-L-C 회로 ( 직병렬 ) - 세부실험 [3] : 디지털멀티미터로교류전류측정 Protek GD-1010 Vs 저항 R1 커패시터 C1 1 uf 인덕터 ( 코일 ) L1 1 mh V s : 5V rms, 1kHz~20kHz 정현파 47 VC V L - 저항 R1 양단의교류전압 V R = V S -V C - 커패시터 C1 양단의교류전압 V C = V L - 교류전류 I = V R / R1 METEX MS-9170 183
실험 9. R-L-C 회로 ( 직병렬 ) - 세부실험 [3] : 오실로스코프로교류전압측정 Protek GD-1010 Vs 저항 R1 커패시터 C1 1 uf 인덕터 ( 코일 ) L1 1 mh V s : 5V rms, 1kHz~20kHz 정현파 47 VC V L - 저항 R1 양단의교류전압 V R = V S -V C - 커패시터 C1 양단의교류전압 V C = V L - 교류전류 I = V R / R1 - Math 기능이용 TDS-2010N 184
실험 10. 기본필터회로 185
실험 10. 기본필터회로 - 세부실험 [1] : 오실로스코프로측정 ( 올바른접지연결주의!) Protek GD-1010 V out 저항 R1 V s : 1 V rms, 100 Hz ~ 2000kHz 정현파 Vin 인덕터 ( 코일 ) L1 4.7 mh 2.2 K CH 1 BNC CH 2 BNC TDS-2010N 186
실험 10. 기본필터회로 - 세부실험 [2] : 오실로스코프로측정 ( 올바른접지연결주의!) Protek GD-1010 V out 저항 R1 V s : 5V rms, 1kHz 정현파 Vin 0.1 uf 커패시터 C1 100 CH 1 BNC CH 2 BNC TDS-2010N 187
실험 10. 기본필터회로 - 세부실험 [3] : 오실로스코프로교류전압측정 Protek GD-1010 VC 인덕터 ( 코일 ) L1 1 mh V s : 5V rms, 10kHz~ 1000kHz 정현파 Vin 0.002 uf 커패시터 C1 V L 저항 R1 V out 100 TDS-2010N 188
실험 10. 기본필터회로 - 세부실험 [4] : 오실로스코프로교류전압측정 Protek GD-1010 저항 R1 V out 인덕터 ( 코일 ) L1 100 mh V s : 5V rms, 4kHz~ 6kHz 정현파 Vin 100 0.01 uf 커패시터 C1 V L TDS-2010N 189
실험 11. 미적분회로 190
실험 11. 미적분회로 - 세부실험 [1] : 오실로스코프로측정 ( 올바른접지연결주의!) Protek GD-1010 저항 R1 V out V s : 피크전압 10V p-p, 주기 200us, Duty Cycle 50% Vin 100 K 0.001 uf 커패시터 C1 CH 1 BNC CH 2 BNC TDS-2010N 191
실험 11. 미적분회로 - 세부실험 [2] : 오실로스코프로측정 ( 올바른접지연결주의!) Protek GD-1010 V out 100 /200/300/400/500 저항 R1 V s : 피크전압 5V p-p, 주기 2 ms, Duty Cycle 50% Vin 인덕터 ( 코일 ) L1 100 mh CH 1 BNC CH 2 BNC TDS-2010N 192
실험 11. 미적분회로 - 세부실험 [3] : 오실로스코프로측정 ( 올바른접지연결주의!) Protek GD-1010 저항 R1 V out 인덕터 ( 코일 ) L1 V s : 피크전압 5V p-p, 주기 2 ms, Duty Cycle 50% Vin 100 1 mh CH 1 BNC CH 2 BNC TDS-2010N 193
실험 11. 미적분회로 - 세부실험 [4] : 오실로스코프로측정 ( 올바른접지연결주의!) Protek GD-1010 V out 인덕터 ( 코일 ) L1 V s : 피크전압 5V p-p, 주기 2 ms, Duty Cycle 50% Vin 0.001 uf 커패시터 C1 1 mh CH 1 BNC CH 2 BNC TDS-2010N 194