기초전자실험 with PSpice 중첩의 원리 레포트

소개글

기초전자실험 with PSpice 중첩의 원리 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목표

2. 관련이론
2-1 기초 이론
2-2 소개
2-3 소자(부품) 소개

3. PSpice 시뮬레이션 및 실험
3-1 시뮬레이션 및 실험 준비물
3-2 시뮬레이션 및 실험 절차
3-3 시뮬레이션 결과
3-4 실제 실험 결과
3-5 결과 분석=

4-1 오차가 난 이유
4-2 실험 결과에 관한 고찰
4-3 유의사항

5. 참고문헌

본문내용

VR1
VR2
VR3
3.6V
4.3V
1.6V
V1 선택
VR1(1)
6.1V
VR2(1)
1.8V
VR3(1)
-1.9V
V2 선택
VR1(2)
-2.5V
VR2(2)
2.5V
VR3(2)
3.5V
실제 전류
(기본 회로)
IR1
IR2
IR3
7.6mA
-13.4mA
5.8mA
V1 선택
IR1(1)
12.9mA
IR2(1)
-5.8mA
IR3(1)
-7.1mA
V2 선택
IR1(2)
-5.3mA
IR2(2)
-7.6mA
IR3(2)
12.9mA
3.4 실제 실험 결과
실제 전압
(기본 회로)
VR1
VR2
VR3
3.6V
4.4V
1.5V
V1 선택
VR1(1)
6.1V
VR2(1)
1.9V
VR3(1)
-1.9V
V2 선택
VR1(2)
-2.4V
VR2(2)
2.49V
VR3(2)
3.49V
실제 전류
(기본 회로)
IR1
IR2
IR3
7.6mA
-13.5mA
5.8mA
V1 선택
IR1(1)
12.9mA
IR2(1)
-5.8mA
IR3(1)
-7mA
V2 선택
IR1(2)
-5.2mA
IR2(2)
-7.6mA
IR3(2)
12.8mA
3.5 결과 분석
- ‘V1 선택’일 때와 ‘V2 선택’ 일 때의 전압 측정값을 더하면, 실제 전압이 된다.
(VR1(1) + VR1(2) = VR1) = (6.1V - 2.5V = 3.6V)
- \'V1 선택‘일 때와 ’V2 선택‘ 일 때의 전류 측정값을 더하면, 실제 전류가 된다.
(IR1(1) + IR1(2) = IR1) = (12.9mA - 5.3mA = 7.6mA)
- 시뮬레이션 결과와 실제 실험 결과가 약간의 오차가 났지만, 미세한 오차이므로 성공적인 실험이었다고 생각한다.
4-1 오차가 난 이유
- PSpice는 중첩의 원리에 의해 설계된 이론적인 값이 프로그래밍 되어 나오지만, 실제로 실험을 할 때에는 프로그램에 비해 환경적인 변수가 너무 많다.
- 첫째로, 저항의 오차범위이다. 직접 실험할 때 사용한 3개의 저항의 4번째 컬러코드의 색은 모두 금색으로, 오차 범위 ±5%를 내포하고 있었다. 즉, 이 저항은 완벽하게 딱 떨어지는 값이 아닌, 5%의 범위 내에서 더 클 수도, 작을 수도 있었다는 것이다.
- 둘째로는, 전류의 값은 자연적인 현상을 인간이 임의적으로 수로 나타낸 것이라는 것이다. 물론, 우연치 않게 소수점 한자리 수준으로 딱딱 떨어지는 전류의 값도 측정 되겠지만 대부분 디지털 멀티미터에 측정되는 전류의 값을 보면, 소수점 셋째 자리까지 나타나게 되는데, 그 값들이 고정되지 않고 미세하게 끊임없이 바뀐다. 그러므로 정확하게 이론상으로 구해지는 전류의 값을 구하기는 어렵다. 내가 실험하며 측정했던 전류의 값도, 디지털 멀티미터에 표시된 계속해서 바뀌는 전류의 값에서 소수점 한 자리까지만 보고 대략적인 값을 측정한 것이다.
- 셋째로는, 도선에서도 저항은 존재한다는 것이다. 교재에서 임의로 설정한 R1, R2, R3 말고도, 도선 상에서도 자그마한 저항은 존재한다. 그러므로 전류가 그 도선을 이동하면서 자연스럽게 그 도선 상에 있는 자그마한 저항의 영향을 받기 때문에 시뮬레이션의 결과처럼 이상적이론적 결과는 현실적으로는 불가능하기 때문에 오차가 생긴 것이다.
4-2 실험결과에 관한 고찰
이번 중첩의 원리를 알아보는 실험은 이전의 테브난의 정리에 사용되었던 무려 5개의 저항보다 2개 적은, 3개의 저항만을 이용하여 회로를 구성하였다. 그래서 겉보기에는 비교적 쉬워 보일 수 있었으나, 그렇지 않았다. 왜냐하면, 이전까지는 직류전원 공급 장치의 출력단자 하나만을 이용하여 회로를 구성하였다면, 이번 실험에서는 최초로 직류전원 공급 장치의 출력단자를 두 개를 이용하여, 각각 8V, 6V를 인가하였기 때문이다.
이것이 바로 이번 실험의 첫 번째 관건이었다. 실험 회로를 구성할 때, 두 개의 출력단자를 올바르게 연결하여 제대로 된 회로를 구성하는 것. 여태까지 출력단자 하나만 이용하다가 두 개를 이용하라니, 처음엔 막막하였다. 그래도 실패해도 좋으니, 실패를 두려워하지 말고 일단 한 번 시도를 해보는 자세가 좋다고 생각하여, 우리 조의 생각대로 한 번 회로를 구성하고, 각 저항에 걸린 전압 값을 기록하였다.
여기서 두 번째 관건이 발견되었다. 바로 각 저항에 흐르는 전류를 측정하는 것이었다. 전류는 앞서 측정한 전압과는 다르게, 도선을 하나 떼어서 멀티미터를 연결하여 측정해야 했기 때문이다. 직류 전원 한 개 때와는 다르게, 두 개라서 그런지 처음엔 당황했지만, 직류 전원 한 개 때와 동일하게 도선을 떼고, 멀티미터를 연결하여 측정하니 측정값이 나왔다.
그렇게 직류 전원 두 개였을 때의 전압과 전류를 모두 측정하고, 직류 전원 V2를 제거하여 V1하나만 있는 회로를 구성하였다. 이제부터는 한 시름 놓아도 되었다. 이전의 실험들과 비슷하게, 직류 전원이 하나만 있다 보니, 회로 구성도 수월했고, 전압과 전류 측정도 빠르고 정확하게 수행했다. 그렇게 동일하게 V2하나만 있는 회로도 구성하여 전압과 전류를 측정하였고, 값 들을 비교, 분석하였다.
나는 이 경험을 통해 참 많은 것을 배웠다. 저번 실험에서 느낀 바와 같이, 매우 쉬운 측정값이더라도, 절대 자만하지 않고 하나하나 천천히 차근차근 과정을 밟고 넘어가야겠다는 생각을 느꼈다. 이번 실험은 측정하는 법은 간단했지만, 측정해야 할 값들이 많았기에, 혼동을 주의해야 한다는 점이 중요했다. 또한, 사자성어 중 ‘심사숙고’라는 말이 있듯, 간단한 측정 하나하나까지 깊이 생각하고 고찰해야겠다는 생각이 들었다.
4-3 유의사항
-중첩의 원리를 실험으로 확인하려면, 전원(V1, V2)에 관계없이 같은 방향으로 극성을 설정하고 전압과 전류를 측정해야 한다.
-이에 따라, 각 저항에 같은 방향으로 극성을 표시해주는 것이 중요하다.
-직류 전원이 2개 일 때, V1 하나 일 때, V2 하나 일 때 총 3번 각각 전압과 전류를 측정해야 하는 만큼, 측정값이 많으니, 혼동에 주의한다.
- 전류나 전압을 측정할 때, 멀티미터의 측정값이 [-]로 나올 때가 있는데, 이 때 당황하지 않고 그대로 부호를 붙여서 기록한다.
5. 참고문헌
- 기초전자실험 with PSpice
P.140~150

키워드

PSpice,   기초전자실험,   전자,   전기,   공대,   회로,   실험,   중첩의 원리