오실로스코프 및 공진회로

소개글

오실로스코프 및 공진회로에 대한 보고서 자료입니다.

목차

4. 예비보고서

∙오실로스코프의 원리

∙R-C, R-L 직․병렬 회로

∙R-C-L 직․병렬 공진 회로

본문내용

F의 축전기가 보이는 직렬 복소 임피던스는이 되고, 리액턴스는 가 된다.
또, 어드미턴스 Y와는 역관계에 있으므로,로 된다.
교류에서 전류의 흐름을 방해하는 R, L, C의 벡터적인 합
ⅰ) R-L 직렬 회로
ⅱ) R-C 직렬 회로
ⅲ) R-L 병렬 회로
ⅳ) R-C 병렬 회로
R-C-L 직병렬 공진 회로
⑥ 공진의 정의를 서술하고, 직ㆍ병렬회로 상에서 공진이 중요한 이유를 제시하라.
공진은 진자의 추에 좌우로 진동하는 외력이 가해졌을 경우, 외력의 진동수가 진자의 고유진동수에 일치할 때 진자가 세차게 흔들리는 현상이다. 즉, 주파수 선택적 특징을 가지는 현상을 의미한다.
전기적 공진은 소위 말하는 LC공진을 말한다. 인덕터와 커패시터는 전기 및 자기 에너지 축적소자이다. 이들의 순간적인 에너지 축적과 방출 특성 때문에 커패시터와 인턱터는 정 반대의 주파수 특성을 보인다. 아래 그림과 같이 인덕터는 주파수가 낮을수록 통과를 잘 하고 커패시터는 반대로 주파수가 높을수록 잘 통과시킨다. 그렇다면 이 두 소자가 한꺼번에 쓰이게 된다면 어떻게 될까? 같은 주파수에서 인덕터는 통과하지 못하도록 할 것이고 커패시터는 통과할 수 있도록 할 것이다. 결국 둘 중에 누가 더 강하냐에 따라서 특정 주파수에서의 통과 특성이 결정된다. 평형을 이루 상태는 바로 옆의 그림과 같은 형상이 된다.
옆의 예와 같은 병렬 공진의 경우는 5GHz에서 S21이 -40dB로 매우 작아진다. 즉 5GHz의 신호를 통과하지 못하게 막고 있는 band reject의 특성이 나타나고 있는 것이다. 이런식으로 주파수를 선택적으로 막거나 통과하게 할 때 공진이 일어났다고 한다. 이와 같이 인덕터와 커패시터의 특성을 잘 파악하면 두 개의 특성 그래프를 섞었을 때 위와 같은 공진 그래프가 나온다는 것을 이해할 수 있다. 이들은 유용한 특성을 많이 가지고 있는데 무엇보다 L, C 값의 조절에 의해 특정 주파수에 대해 선택적 특성을 만들 수 있어서 공진을 쉽게 유발해 내기 때문에 중요하다.
⑦ 직병렬 공진회로를 해석해 보아라.
직렬 공진과 병렬 공진 두가지가 있다. 1.5GHz에서 공진하는 LC소자의 직렬, 병렬 소자 특성 곡선을 보자. 그래프에서 볼 수 있듯이 같은 LC값의 경우에는 공진주파수가 동일하다. 근데 S 파라미터는 정 반대로 동작하고 있는 것을 볼 수 있다. LC 직렬 공진은 Bandpass(대역통과) 형태의 공진이 발생하고 LC병렬공진은 Bandstop(대역저지) 형태의 공진이 발생한다. 이렇게 LC 공진은 어떻게 연결하느냐에 따라 정반대의 특성이 나타날 수 있다. 경우에 따라 직렬과 병렬 LC 조합을 잘 이용하면 주파수 선택적 기능을 할 수 있는 공진부를 만들 수 있을 것이다.
⑨ 공진주파수와 Q의 식을 유도해 보아라.
L, C가 존재하려면 임피던스의 허수부가 0이 되어야 한다. 복소 임피던스 식을 참고하면
와 같다.
이 중에서 허수임피던스가 0이 되어 없어지는 주파수가 공진 주파수이다. 위 식에서 f를 구하면 주파수가 나온다.
공진에서의 Q(Quality Factor)는 주파수 선택 특성품질을 의미한다. 공진주파수점에서 양쪽으로 3dB, 즉 반으로 감쇄되는 지점의 주파수간의 차이를 소위 3dB 대역폭이라고 하는데, 공진주파수를 3dB 대역폭으로 나눈 것이 바로 Q 값이다.
⑪ Q와 밴드폭과의 관계를 서술하라.
공진 특성이 샤프할수록 3dB 밴드폭은 좁아질 것이고 결국 Q 값은 커진다. 반대로 Q가 낮으면 밴드폭이 넓어질 것이다. 공진이라는 것은 결국 특정 주파수의 선택 특성을 의미하기 때문에 얼마나 샤프하게 주파수를 선택해낼 수 있느냐를 의미하는 지표가 Q값인 것이다.

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