직렬공진의 특성, 병렬 공진회로, 미적분 회로, RLC 직렬 및 병렬 회로 설계

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목차

1. 실험15. 직렬공진의 특성
2. 실험 16. 병렬 공진회로
3. 실험 17. 미, 적분 회로
4. 12주차 설계보고서

본문내용

3. 검토 및 보고사항
(1) RLC 회로에서 Q 를 결정하는 것은 무엇인지 설명하시오.
- RLC 직렬 회로 및 병렬 회로에서의 회로의 특성지수 Q 는 다음과 같이 계산할 수 있다. 이를 통해 소자 R, L, C 모두 Q 의 값에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 이때 0 = 공진주파수를 의미한다.

(2) 높은 Q 의 RLC 직렬 회로란 무엇인지 설명하시오.
- BW 란 두 Half-Power 주파수의 차를 의미하는데, RLC 직렬 회로 및 병렬 회로에서의 대역폭 BW 는 다음과 같은 식을 통해 계산할 수 있다.

위의 수식을 통해 RLC 직렬 회로에서 대역폭 BW 의 값은 Q 의 값에 반비례한다는 것을 알 수 있다. 따라서 높은 Q 를 가지는 RLC 직렬 회로는 좁은 대역폭을 갖게 되고, 에너지의 축적에 비해 에너지의 손실이 적어지므로 이상적인 LC 회로와도 가까워진다는 것을 추측할 수 있다.

(3) Q 값에 따른 주파수 특성의 차이에 대해서 설명하시오.
- 앞에서 언급하였듯이, RLC 직렬 회로와 병렬 회로에서 Q 의 값은 R, L, C 소자의 값에 따라 결정되고, 대역폭 BW 의 크기는 Q 의 값에 반비례한다. 이를 통해 RLC 회로에서 Q 의 값이 클수록 대역폭이 좁다는 것을 알 수 있다.

(4) 이론적인 공진주파수와 실험으로 확인한 공진주파수 값이 차이가 나는 이유를 설명하시오.
- 이론적으로는 C 와 L 이 모두 이상적이라고 가정하고 공진주파수를 구하지만, 실험에서는 두 소자가 이상적이지 않으며, 특히 L 의 경우 자체 저항이 존재하기 때문에 오차가 발생하였다. 또한 허용 오차 등의 요인으로 각 소자의 실제 값과 표기된 값은 다를 수 있기 때문에 이 부분에서도 오차가 발생하였다고 해석할 수 있다.

4. 토의
(1) RF 신호발생기의 조작
- 실험 15-(1) RF 신호발생기의 조작은 1[kΩ] 저항을 연결하여 RLC 직렬 공진 회로를 구성하고 신호발생기의 전압 Vpp 를 4[V]로 설정하여 오실로스코프 출력파형을 관찰하기 위한 것이었다.

참고 자료

J. David Irwin & R. Mark Nelms, Enginering Circuit Analysis, 11 th edition, Wiley, 2015,
p531 p 5 52, p 555 p566