[예비 레포트 / 결과 레포트]

반파 및 전파정류

1. 실험의 목적

- 반파 및 전파 정류회로를 통해서 정류 원리를 익힌다.

2. 실험장비

(1) 계측장비

오실로스코프	(실험실 일련번호 :               )

DMM	(실험실 일련번호 :               )

(2) 부품

◇ 저항

2.2 ㏀ (2개)

3.3 ㏀ (1개)

◇ 다이오드

Si (4개)

(3) 공급기

함수 발생기	(실험실 일련번호 :               )

(4) 기타

12.6 V 중앙-탭 변압기

3. 이론 개요

반파 및 전파 정류기의 주 기능은 평균치가 영인 정현파 입력신호를 DC 값을 갖는 신호로 만다는 것이다. 일반적으로 단일 다이오드를 갖는 회로에서 정류되는 그림4-1의 반파신호는 Vm의 최고치에 3.18%와 같은 평균치 또는 동등한 DC 값을 가진다.

즉

VDC = 0.318 Vpeak - (4.1)

그림 4-2의 전파정류 신호는 반파신호의 2배의 평균치 또는 DC 값을 갖거나, 또는 피크치 Vm의 63.6%를 갖는다.

즉

VDC = 0.318 Vpeak - (4.1)

입력이 큰 정현파신호 ( Vm ≫ VT ) 에 대해, 순방향 바이어스된 다이오드의 천이전압은 무시될 수 있다. 그러나 정현파 신호의 피크치가 VT 보다 훨씬 크지 않는 상황에서는 VT는 VDC에 뚜렷한 영향을 미치게 된다.

정류기에서 피크 역전압 (PIV) 혹은 제너 항복전압은 주의 깊게 고려되어야만 한다. 전형적인 단일 다이오드 반파 정류기에서 요구되는 PIV 값은 인가된 정현파 신호의 피크치와 같다. 4개의 다이오드로 구성된 브릿지 전파 정류기에서 요구되는 PIV 값은 인가된 정현파 신호의 피크치이지만, 2개의 다이오드로 구성된 중앙-탭 변압기 전파 정류기는 인가도니 정현파 신호의 피크치의 2배이다. PIV 전압은 다이오드가 제너 항복 영역에 들어가기 전에 조작할 수 있는 최대 역 바이어스 전압이다.

5. 실험 순서

1) 문턱전압

Si 다이오드 하나를 선택하여 DMM 이나 곡선 추적기의 다이오드 검사기능을 사용하여 천이전압 VT를 결정하라.

[ VT =         ]

2) 반파정류

a. 단계1)에서 선택된 다이오드를 사용하여 그림 4-3의 회로를 구성하라. 저항의 측정치를 기록하라. 함수 발생기를 오실로스코프를 사용하여 1㎑, 8 Vpp 정현파 전압으로 설정하라.

b. 그림 4-3의 정현파 입력 (e)이 그림 4-4에 그려졌다. 선택 수직감도와 수평감도를 결정하라. 수평축이 0V임을 주목하라.

[ 수직감도 =       / 수평감도 =       ]

그림4-4

c. 단계1) 천이전압을 사용하여 그림 4-3의이론 출력전압 V0를 결정하고, 그림 4-4에 순서 b에 적용된 같은 감도를 사용하여 전 주기의 파형을 그려라. 출력파형에 최대, 최소치를 표시하라

d. AC-GND-DC 결합 스위치가 있는 오실로스코프를 사용하여 DC 위치에서 전압 V0 를 보기전에 결합 스위치의 GND 위치를 사용하여 V0 = 0V 선이 설정되었는지 확인하라. 순서 b와 같은 감도를 사용하라.

그림 4-5

순서 c 와 d의 결과를 비교하라.

e. 순서 d의 반파 정류신호의 DC 레벨을 계산하라.  [ (계산치) VDC =             ]

f. DMM의 DC 스케일을 사용하여 V0 의 DC 레벨을 측정하고, 아래식을 사용하여 측정치의 % 오차를 구하라. [ (측정치) VDC =             ]

[eqn: %~오차= LEFT | {V _{DC(계산치)} -V _{DC(측정치)}} over {V _{DC(계산치)}} RIGHT |]

g. AC-GND-DC 결합 스위치를 AC 위치로 전환하라. 출력신호 V0 에 미치는 영향은 무엇인가? 0축 위 곡선의 면적이 0축 아래 곡선의 면적과 같은가? 전 파형동안 평균치를 가지는 파형에 AC 위치의 효과를 토론하라.

h. 그림 4-3의 다이오드를 역으로 하고, 오실로스코프를 사용하여 얻어진 출력파형을 그림 4-6에 그려라. 결합 스위치가 DC 위치에 있는지, GND 위치를 사용하여 V0 = 0 V에 설정되어 있는지를 확인하라. 선택 수직감도를 사용하여 플롯 상에 최대, 최소전압을 표시하라.

그림 4-6

I. 그림 4-6에 그려진 파형의 DC 값을 계산하고 측정하라. 그림 4-3에 정의되어진 VDC의 극성을 표시하라. 식 4.1을 사용할 때 파형의 + 펄스가 입력파형의 반주기를 둘러싼다고 가정하라.

[ (계산치) VDC =         / (측정치) VDC =         ]

3) 반파정류 (계속)

a. 그림 4-7의 회로를 구성하라. 저항 R의 측정치를 기록하라.

b. 단계 1)의 문턱전압을 이용하여 그림 4-7에서 이론상의 출력전압 V0를 결정하고, 순서 2)b에서 사용된 같은 감도를 사용하여 한 주기의 파형을 그림 4-8에 그려라. 출력파형이 최대, 최소치를 표시하라.

그림4-8

c.  오실로스코프의 결합 스위치를 DC 위치에 놓고 전압 V0를 측정하고, 그림 4-9에 파형을 그려라. V0를 보기 전에 결합 스위치의 GND 위치를 사용하여 V0 = 0V로 설정하라. 순서 b 와 같은 감도를 사용하라.

그림 4-9

d. 그림 4.9의 파형과 순서 h에서 얻은 파형에서 가장 현저한 차이는 무엇인가? 왜 이런 차이가 발생하였는가?

e. 다음 식을 사용하여 그림 4-9의 파형의 DC 값을 계산하라.

[eqn: V _{DC} = {Total~Area} over {2 pi } CONG {2`V _{m} `-`(V _{T} ) pi } over {2 pi } =0.318V _{m} - {V _{t}} over {2}]

[ (계산치) VDC =         ]

4) 반파정류(계속)

a. 그림 4-10의 회로를 구성하라. 각 저항의 측정치를 기록하라

b. 단계 1) 로부터 VT와 측정된 저항치를 사용하여 출력파형 V0의 형태를 예측하고, 그림 4-11에 결과를 그려라. 순서 2)b에 사용한 같은 감도를 사용하고 파형의 최대, 최소치를 기입하라.

그림4-11

c. 오실로스코프의 결합 스위치를 DC 에 놓고 V0의 출력파형을 그림 4-12에 그려라. 또 파형을 보기 전에 GND 위치를 사용하여 V0 = 0 V로 미리 설정하여라. 선택 감도를 사용하여 최대, 최소치를 결정하고 4-12 그림 위치에 나타내어라.

그림 4-12

그림 4-11과 4-12의 파형은 형태와 크기가 비슷한가?

d. 다이오드의 방향을 바꾸고 오실로스코를 사용하여 출력파형을 그림 4-13에 그려라.

그림 4-13

그림 4-12와 4-13의 결과를 비교하라. 주요 차이점은 무엇인가? 그 이유는?

5) 브릿지방식 전파정류

a. 그림 4-14의 전파 브리지 정류기를 구성하라. 다이오드가 정확하게 연결되었는지, 접지는 그림과 같이 되어 있는지를 확인하라.

그리고 DMM을 AC에 두고 2차측 실효치 전압을 측정하여 기록하라. 정격 12.6V와 다른가?

[ (측정치) Vrms =            ]

b. 측정치를 사용하여 2차측 전압의 피크치를 계산하라 (Vpeak = 1.414 Vrms)

[ (계산치) Vpeak =            ]

c. 각 다이오드의 단계 1)의 VT를 사용하여 그림 4-15에 예상되는 V0의 출력파형을 그려라. 2차측 전압에 알맞은 수직, 수평감도를 선택하라. 오실로스코프의 가능목록을 참조하라. 아래에 선택한 것을 기록하라.  [ 수직감도 =        / 수평감도 =        ]

그림 4-15

d. 오실로스코프의 결합 스위치를 DC 위치에 놓고 V0의 파형을 그림 4-16에 그려라. 순서 c에서와 같은 감도를 사용하라. 결합 스위치를 GND 위치에 놓아 V0 = 0 V를 미리 설정하라. 선택 감도를 사용하여 파형의 최대, 최소치를 표시하라. 순서 c와 d의 파형을 비교하라.

그림 4-16

e. 그림 4-16의 전파 정류된 파형의 DC 값을 결정하라.  [ (계산치) VDC =            ]

f. DMM 을 사용하여 출력 파형의 DC 값을 측정하고, 측정치의 % 오차를 계산하라.

[ (측정치) VDC =            ]

[ (%오차) =            ]

g. 다이오드 D3와 D4를 2.2㏀의 저항으로 교체하고, 각 다이오드의 VT의 효과를 포함하는 출력 전압 V0의 형태를 예측하라. 그림 4-17에 파형을 그리고, 최대 및 최소치 크기를 표시하라. 아래에 선택 감도를 기록하라.   [ 수직감도 =        / 수평감도 =        ]

그림 4-17

h. 오실로스코프를 사용하여 V0의 파형을 그림 4-18에 그려라. 최대, 최소치를 나타내어라. 순서 g에서 결정된 감도를 사용하라.

그림 4-18

그림 4-17과 4-18의 파형을 비교하라.

i. 그림 4-18의 파형의 DC 값을 계산하라.   [ (계산치) VDC =            ]

j. DMM을 사용하여 출력전압의 DC 레벨을 측정하라

[ (측정치) VDC =            ]

[ (%오차) =            ]

k. 두 다이오드를 저항으로 교체 후의 주요 효과는 무엇인가?

6) 중앙-탭방식 전파정류

a. 그림 4-19의 회로를 구성하라. 저항 R의 측정치를 기록하라.

DMM을 AC 에 놓고 변압기 2차측 전압을 측정하여 기록하라. 정격 6.3V와 다른가?

[ (측정치) Vrms =            ]

실효치로 읽은 평균치를 사용하여 2츠측 전압의 피크치를 계산하라.

[ (계산치) Vpeak =            ]

b. 각 다이오드에 대해 단계 1)의 VT를 사용하여 그림 4-20에 예상되는 출력파형을 그려라. 2차측 전압에 알맞은 수직, 수평감도를 선택하라. 오실로스코프의 가능목록을 참조하라. 각각의 선택을 아래에 기록하라.    [ 수직감도 =        / 수평감도 =        ]

그림 4-20

d. 오실로스코프의 결합 스위치를 DC 위치에 놓고 V0의 파형을 그림 4-21에 그려라. 순서 b에서와 같은 감도를 사용하라. 결합 스위치를 GND 위치에 놓아 V0 = 0 V를 미리 설정하라. 선택 감도를 사용하여 파형의 최대, 최소치를 표시하라.

그림 4-21

그림 4-17과 4-18의 파형을 비교하라.

d. V0와 관련된 DC 값의 계산치와 측정치를 결정하고, 비교하라.

[ (계산치) VDC =         / (측정치) VDC =         ]

7) 컴퓨터 실습

Pspice Windwos를 사용하여 그림 4-3의 회로를 분석하라. 그 결과를 단계 2)에서 얻은 결과와 비교하라.

6. 결과 분석 및 반성

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