설계실습 8. 인덕터(Inductor), RC회로의 과도응답(Transient Response) - 결과레포트

소개글

설계실습 8. 인덕터(Inductor), RC회로의 과도응답(Transient Response) - 결과레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

~요약~
~서론~
~본론~
~결론~

본문내용

을 때의 파형(5V)
이론적 근거
두 결과의 차이는 고정값인 저항 R에 얼마만큼 전압강하가 일어났는가의 차이이었다. 같은 고정값 저항에 0.5V을 걸어 주는 것과 5V를 걸어주는 것과는 5V을 걸어주는 것이 훨씬 더 많은 전압강하가 일어난다. 따라서 위의 그림과 같은 파형이 찍혔다.
4.4 실험 4.3에서 τ가 주기인 주파수를 가진 사가파를 입력하여 R, L에 걸리는 전압을 측정하여 스케치하라. 결과가 예상과 일치하는가? 이론적 근거를 제시하라.
주기가 τ인, 예상 저항전압 그래프와 커패시터전압 그래프
★저항전압의 파형
↑그림8 소스전압의 주기가 타우인 저항전압 파형
★인덕터전압의 파형
↑그림9 소스전압의 주기가 타우인 인덕터전압 파형
★ 근거
RL직렬회로의 R 또는 L의 소자에서 63%의 전압이 상승하거나 강하하는데 데 걸리는 시간이 시정수 τ이다. 그런데 이 시정수를 FG 출력의 주기로 하면, 인덕터 초기 전압 0.5V는커녕 0.316V(0.5V의 63%)의 전압이 전압강하되기 전에 FG 출력전압이 0V가 되어 인덕터전압은 결국 KVL에 의해 음의 값으로 급변하게 된다. 인덕터전압이 음수가 되어도 여전히 주기는 시정수 τ이므로 0.316V정도의 전압강하도 일어나기 전에 또 다시 FG의 출력이 0.5V가 되어 위의 그림 9과 같은 파형이 주기적으로 되풀이 된다. 저항전압의 경우는 KVL로 구할 수가 있다.
~결론~
이번 실습시간 때 처음으로 R, C 이외의 수동소자 L을 사용해, RL직렬회로를 설계하여 시정수를 측정하였다. 인덕터의 내부저항을 고려하지 않았을 때, 계산치는 R=0.994kΩ, L=10.1mH을 사용하여 τ=10.16us로 계산되었고, 실험치는 τ=8.4us로 측정되어서, 오차는 20.95%로 매우 높게 계산되었다. 반면, 인덕터 내부저항을 고려했을 때, 계산치는 R=1072.458kΩ, L=10.1mH을 사용하여 τ=9.41us로 계산되었고, 실험치는 τ=8.4us로 측정되어서, 오차는 12.02%로 역시 매우 높게 계산되었다. 두 실험 모두 높게 측정되었으나, 인덕터의 내부저항을 고려했을 때가 더 낮게 측정되어, 인덕터 내부저항을 고려한 것이 인덕터 내부저항을 고려하지 않는 것보다 더 실제에 가깝다는 것을 확인할 수 있었다. 두 번째 실험에서는 low=-0.5V를 인가하여 저항전압이 어떻게 변화하는가를 관찰하였고, 관찰한 결과 low=0V일 때와 같은 파형이 관측되고 증폭(크기)만 커짐을 확인할 수 있었다. 저항의 양단에만 scope단자를 연결한 실험에서는 고정 저항값에 높은 전압을 걸수록 더 많은 전압강하가 일어난다는 것을 알 수 있었다. 주기가 τ인 FG출력을 인가하여 저항전압, 인덕터전압의 파형을 관측하는 실험에서는 두 파형 모두 충분히 전압이 상승, 강하되지 않아 크기가 작고 선형적인 그래프가 관측되었다.
이번 실험도 역시 예비보고서와 많이 일치하여 기분 좋게 실험을 진행할 수 있었으나, 인덕터 내부저항을 미처 고려하지 못하여, 이 실험에서는 계산치와 이론치의 오차가 매우 크게 측정되었다. 그러나 실험에서는 인덕터의 저항값을 고려하여 잘 진행할 수 있어 결과보고서도 잘 작성할 수 있었다.
실험 진행시 약간 문제가 되었던 것은 τ값 측정 시 오차가 비정상적으로 매우 크게 측정되었던 것이다. 그래서 고민하고 고민한 끝에 조교님을 부르게 되었다. 조교님과 실험을 반복해가여 문제점을 하나하나 없애나가여 오차를 조금씩 줄여 나갈 수 있었다.
감사의 글: 실험진행이 막혔을 때 끝까지 많은 도움을 주신 강성묵 조교님께 감사의 글을 올립니다. 또한, 실험을 원활하게 진행되도록 같이 고민해주신 조용은 학생에게 감사의 글을 올립니다. 감사합니다.

키워드

인덕터,   Transient Response,   Inductor,   과도응답,   RL회로,   설계실습