NI myDAQ AND MULTISIM PROBLEMS FOR CIRCUITS …marcom.mylv.net/web/.../NI_myDAQ_AND_MULTISIM...Ko.pdf · 뒤 그 문제를 NI Multisim으로, 다음엔 NI myDAQ과 회로구성을

Contents

1. 서론 3

1.1 부록소개 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2 학생 보고서 작성 요령 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3 학생 보고서 작성 목록 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.4 감사의 말 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2. 저항 회로 9

2.1 키르히호프 법칙 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

2.2 등가 저항 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3 전류와 전압 분배기 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

2.4 와이-델타 변형 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3. 회로 분석 기술 21

3.1 마디-전압 해석법 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.2 망전류법 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.3 중첩의 원리 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

3.4 테브난 등가회로 최대 전력 전환 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

4. Operational Amplifier (연산 증폭기) 36

4.1 이상적인 Op-Amp 모델 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

4.2 비반전 증폭기 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

4.3 가산 증폭기 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

4.4 디지털 신호처리 회로 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

5. RC, RL 1차 회로 51

5.1 커패시터 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

5.2 인덕터 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55

5.3 RC 회로의 응답 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58

5.4 RL 회로의 응답 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61

6. RLC Circuits 66

Chapter2. 저항회로 2

6.1 초기값과 결과값 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

6.2 직렬 RLC회로의 자연응답 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70

6.3 이차 회로에 대한 일반적 솔루션 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75

6.4 두 커패시터 이차 회로 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

7. AC Analysis 81

7.1 임피던스 변환 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81

7.2 동등 회로 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

7.3 위상 변이 회로 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

7.4 위상 영역 분석 기법 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

8. 교류 전력 93

8.1 주기적 파형 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93

8.2 평균 전력 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

8.3 복수 전력 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100

8.4 교류 전력 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102

9. 주파수 회로의 응답과 필터 106

9.1 스케일링 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106

9.2 보드 그래프 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

9.3 필터차수 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

9.4 캐스캐이드 능동 필터 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

10. 라플라스 변환 분석 기법 116

10.1 S-영역 회로 분석 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

10.2 계단 분석 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .121

10.3 전달 함수 및 임펄스 응답 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

10.4 컨볼루션 적분 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

11. 푸리에 분석 기술 129

11.1 푸리에 급수 변환 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

11.2 회로 적용 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133

11.3 푸리의 변환 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

3 chapter2. 저항회로

11.4 푸리에 변환의 회로 분석 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138

서론

이 회로 보충 교재(Ulaby, haribiz 저)는 각 Chapter 끝에 총 40개의 문제들이 주어져 있고 해석,

시뮬레이션, 측정의 세가지 방법을 통해 문제를 풀 수 있도록 되어있다. 학생들은 문제를 해석적으로 푼

뒤 그 문제를 NI Multisim으로, 다음엔 NI myDAQ과 회로구성을 통해 풀게 된다. 문제의 답이 서로

일치할 때까지 각 세 단계의 방식을 되풀이 함으로써 학생들은 자신의 해석적, 실험적 능력을

확신해나갈 수 있게 된다.

각 문제들은 세 개의 방식들과 비교할 최소 한 개의 숫자 값을 요구한다. 시뮬레이션과 해석을 통한

결과값과 실제로 측정한 값의 퍼센트 차이를 비교해보면, 학생이 어느 정도 정답에 근접했는지를

보여준다. 일반적으로 시뮬레이션과 해석 결과값은 1% 내로 서로 일치하고 측정과 해석 결과값은 5%

내로 서로 일치한다.

Chapter 2에서 Chapter 11까지 Chapter 당 4문제가 주어져있다. 각 문제에는 문제 설명과 시뮬레이션,

그리고 물리적 측정 단계로 안내할 충분한 세부 단계로 구성되어 있다. Multisim, ELVISmx 에 대한 세부

안내를 위해 각 문제에는 짤막한 비디오 튜토리얼이 링크 되어 있다.

이 책은 모든 섹션과 그림 인용에 대해 하이퍼링크가 되어 있고 모든 비디오 링크들은 라이브 하이퍼링

크로 되어있다. 모든 링크에 가장 효율적으로 접근하려면, 이 책을 PDF 버전으로 보는 것이 좋다. 그리고

비디오 하이퍼링크를 클릭하면 자동으로 브라우저에 비디오를 띄우게 된다. PDF 내에서 시작 지점으로

돌아가려면 Alt + ← 키를 누르면 된다.


1.1 부록소개

부록 A 에는 모든 회로를 구성하기 위해 필요한 부품 리스트들이 정리되어 있고 Component

Distributor에 대한 링크들도 포함되어 있다.

부록 B에는 가변전압 소스와 LM317 가변 전압 조정기를 이용한 두 방식의 전류 소스를 적용하

는 방법에 대해 설명되어 있다. 많은 회로들은 myDAQ이 제공하는 15V, 5V 외 다양한 DC 전압

을 필요로 한다. 165 페이지 그림 B.3에 나타나 있는 가변 전압 소스는 회로 구성 시작 단계에서

구성하여 회로 왼쪽에 두어야 한다.

부록 C는 많은 회로에 이용되는 Texas Instrument TL072 dual 연산 증폭기에 대해 설명되어 있다.

연산 증폭기는 myDAQ 아날로그 출력의 2 전류를 증폭시키기 위한 전압 폴로워로 자주 이용

된다.

부록 E는 시상수 측정을 위한 실험적 테크닉에 대해 설명되어 있고 부록 F 에는 사인파의 진폭

과 위상 이동을 어떻게 측정하는지에 대해 설명되어 있다.

부록 G에는 모든 비디오 링크를 정리해 놓았다.


1.2 학생 보고서 작성 요령

학생들은 문제 풀이 한 것을 상세히 기록하여 다른 사람들이 보고 이해할 수 있도록 해야 한다.

“Analysis” 섹션에는 문제 해결을 위한 이론적 풀이과정을 서술한다. 그리고 “Given” 섹션에 자신이

구성한 회로를 그려놓고 “Find” 섹션에는 문제의 답과 풀이 과정, 최종 정답을 적는다. 이 모든 것을

그래프 용지 또는 연구 노트에 정리하거나 지도교수의 지시에 따라 정리한다.

“Simulation” 섹션에는 NI Multisim으로 회로 시뮬레이션 결과 값에 대하여 정리한다. 그리고 독자의

편의를 위해 워드프로세서 문서에다 글과 함께 하이라이트, 주석들을 표기한 스크린 샷들을 정리한다.

회로 도식도를 넣고 도식도에 표기 되지 않은 정보들을 위해 대화상자 설정 변수도 포함한다. 또한

변경한 컨트롤 값에 원표시하고 정보를 얻은 지점에 하이라이트 표시한 시뮬레이션 결과를 넣는다. 그림

1.1은 NI-Multisim에서 초기 값에서 바뀐 컨트롤 값과 측정값을 원표시한 것을 보여 주고 있다.

시뮬레이션 결과를 표준 단위로 나타내고 최종 답을 얻기 위해 필요한 추가 계산도 적도록 한다.


그림 1.1: 초기 값에서 바뀐 컨트롤 세팅과 측정값을 원표시한 NI Multisim 스크린샷

참고: 마이크로소프트 워드 2010에서의 스크린샷은 아래와 같은 방법을 통해 쉽게 할 수 있다.

1. “Insert” 탭에서 “Screenshot”을 선택한다.

2. “Screen Clipping” 을 선택해 스크린샷 하고자 하는 부분을 선택한다.

3. “Shapes,” 를 선택한다.

4. 중요한 부분을 강조하기 위해 원 또는 사각형 모양을 넣는다..

“Measurment” 섹션에서는 실제 회로와 NI ELVISmx 신호 생성기, 그리고 측정 장비를 활용할 수 있게

해준다. 이 섹션은 측정 결과도 포함되어 있다. “Simulation” 섹션을 위해 일반적인 가이드라인을

따르도록 하라. 여러분의 지도교수는 과제 제출시 브레드보드와 myDAQ 연결들, 그리고 학생증을

사진으로 찍어 제출하도록 할 것이다. 또한 myDAQ 연결들을 나타낸 도식도도 요구할 것이다.

마지막으로 “Sumry” 섹션에서는 수치적은 결과값을 세가지 방법에서 얻은 결과값과 비교할 것이다.

세가지 방법 (해석, 시뮬레이션, 측정) 을 통해 얻은 결과와 수치적 값과의 퍼센트 차를 표로 정리해라.

시뮬레이션과 해석의 퍼센트 차: [(XS - XA)=XA] * 100%

측정과 해석의 퍼센트 차: [(XM - XA)=XA] * 100%


1.3 학생 보고서 작성 목록

1. 공학용지 또는 실험 노트 – 지도교수에게 직접 제출한다:

(a) 분석

i. 본 회로를 포함한 “Given / Find” 섹션

ii. 상세한 풀이과정

iii. 명확한 최종 결과값

(b) 시뮬레이션 – 시뮬레이션 스크린샷으로부터 얻어진 결과값

(c) 측정

i. myDAQ 을 이용한 회로 도식도

ii. 측정 결과값

(d) 결과 비교표

2. 워드프로세서 문서 – 지도교수에게 전자 문서로 제출한다.

(a) 시뮬레이션 스크린샷

i. 회로 도식도

ii. 사용되거나 변경된 컨트롤 값에 원표시한 대화상자 변수

iii. 주요 결과에 하이라이트 표시된 시뮬레이션 결과

(b) 브레드보드의 회로와 myDAQ 결선 회로를 찍은 사진 (필요할 시)

(c) 측정 스크린샷

i. 사용되거나 변경된 값에 원 표시된 ELVISmx 신호생성장치

ii. 주요 결과값에 하이라이트 표시를 하고, 사용되거나 변경된 값에 원 표시된 ELVISmx

측정 장치


1.4 감사의 말

필자는 아래의 분들의 기여에 감사를 드린다.

이 프로젝트 동안 편집에 도움을 주신 Tom Robins (NTS Press).

공학교육에서 myDAQ에 대해 아낌없는 지원을 해주신 Erik Luther (National Instruments).

이 프로젝트를 디자인 하는데 많은 도움이 되는 조언을 해주신 David Salvia (Penn State

University)

문제들에 대해 많은 도움이 되는 피드백을 해준 Electrical Systems ES203 (Spring 2011)의 Rose-

Huln 학생.

Ed Doering

Department of Electrical and Computer Engineering

Rose-Huln Institute of Technology

Terre Haute, IN 47803

[email protected]


Chapter 2

저항 회로

2.1 키르히호프 법칙 (2-3)

그림 2.1 회로의 전류 I1 에서 I3 와 전압 V1 을 구하라. 단, ISRC = 1.8 , VSRC = 9.0 V, R1 = 2.2 k , R2 = 3.3

k , and R3 = 1.0 k .


그림 2.1: 문제 2.1의 회로

NI Multisim Measurements

이전 페이지 그림 2.1의 회로를 NI Multisim에 구현하고 전류 I1 에서 I3와 전압 V1 을 측정하라.

"Virtual Components” 팔레트에서 부품들을 끌어다 놓는다.

각 전류에 Simulate → Instruments Measurement Probe 을 놓는다.

전압 V1에 Simulate → Instruments → Multimeter 을 놓는다.

Simulate → Run을 실행한다.

NI Multisim 비디오 튜토리얼:

ㆍ주로 이용되는 회로 부품을 찾기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/G6ZJ8C0ja9Q

ㆍ측정 프로브로 DC 전류를 측정하기.

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/uZ56byigymI

ㆍ전압계로 DC 전압을 측정하기.

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/XLyslyikUws

NI myDAQ Measurments


이전 페이지 그림 2.1의 회로를 구성하고 myDAQ DMM (디지털 멀티미터)를 이용해 전류 I1 에서 I3 와

전압 V1을 구하라.

164페이지의 그림 B.2의 회로도와 같이 전압 소스 VSRC을 연결한다.

VSRC 를 myDAQ DMM 전압계를 이용해 측정하고 가변저항을 조절해 전압이 최대한 9.0V에

가깝도록 맞춘다.

164페이지의 그림 B.2의 회로도와 같이 전류 소스 ISRC를 연결한다. 680 저항을 이용해 저항 R을

조정한다.

myDAQ DMM 전류계를 이용해 ISRC 를 측정하고 전류가 1.8에 가까운지 확인한다. 더

정확하게 맞추려면 R3에 1.0k 가변저항을 이용해 그에 맞게 조절한다.

NI myDAQ 비디오 튜토리얼:

ㆍDMM 전압계:

http://decibel.ni.com/content/docs/DOC-12937

ㆍDMM 전류계:


Futher exploration with NI myDAQ

저항 R3 는 전류 소스와 같은 전류를 가진다. 나머지 회로에 대해 이 저항이 미치는 영향을 탐구하라.

1. R3 를 1.0 k 가변저항으로 교체한다.

2. 가변저항을 바꿔가며 전류 I1 을 측정하고 저항 전체 범위에 따른 전류의 범위를 얻어낸다.

3. 전류 I2 와 I3 , 그리고 전압 V1에 대해서도 반복한다.


4. 위의 네 전류, 전압값 중 저항 R3 에 독립적인 값은 무엇인가?

5. 위의 네 전류, 전압값 중 저항 R3 에 종속적인 값은 무엇인가?

6. 지금까지의 관찰에 대한 설명을 하라.

2.2 등가 저항 (2-4)

다음 터미널 쌍 사이에서 정상상태일 때의 등가저항을 구하라.

1. A-B 터미널만 연결되어 있을 때

2. A-D 터미널만 연결되어 있을 때

3. A-D 터미널이 연결되어 있을 때의 B-C

4. B-C 터미널이 연결되어 있을 때의 A-D

그림 2.2: 문제 2.2의 회로


단, 저항은 아래와 같다 :

R1 = 10 k

R2 = 33 k

R3 = 15 k

R4 = 47 k

R5 = 22 k

NI Multisim Measurments

그림 2.2의 회로를 NI Multisim에 구현하고 멀티미터를 이용해 정상상태에서의 각 네 경우의 저항을

측정한다.

“Virtual Components” 팔레트로부터 부품을 끌어다 놓는다.

Simulate → Instruments → Multimeter를 놓고 옴미터로 설정해 놓는다. (““ 버튼).

접지 기호를 멀티미터 터미널 중 한 지점에 끌어다 놓는다.


ㆍ주로 이용되는 회로 부품을 찾기:


ㆍ옴미터로 저항을 측정하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/3G5V0Hxjkbg

NI myDAQ measurments

이전 페이지 그림 2.2의 회로를 구성한다. myDAQ DMM (디지털 멀티미터)를 옴미터로 사용해 정상

상태에서 네 경우의 저항을 측정한다.

저항을 서로 연결하기 전에 각각의 저항을 측정하고 기록한다.

그림 2.2와 같은 형태로 저항을 연결한다.


회로가 myDAQ 아날로그 접지에 연결되어 있을 필요는 없다. Multisim에서만 접지에 연결 되어

있으면 된다.


ㆍDMM 옴미터:



옴의 법칙에 따르면 저항은 전압과 전류 사이에 비례적인 관계를 만들게 한다 v = iR. 즉 여기서 저항

R is 비례 상수 이다. 저항을 측정하는 또 다른 방법으로 V를 특정 값으로 설정하고 그에 흐르는

전류를 전류계로 측정하면 저항을 구할 수 있다. 이 방법을 이용해 네 경우의 저항을 측정하고 이전

결과와 비교하라.

1. NI myDAQ 5V 소스로 터미널 A와 D에 전압이 걸리게 한다. 여기서 5V 는 터미널 A에, DGND

는 터미널 D에 연결한다.

2. DMM 전압계를 이용해 저항 네트워크에 걸린 전압 v를 측정해 기록한다. 전압이 5.0V 보다

약간 작고 회로 구성에 따라 조금씩 다름을 확인한다.

3. DMM 전류계를 이용해 터미널 A로 흘러드는 전류 i를 측정해 기록한다.

4. 두 측정결과를 통해 저항 네트워크의 실제 저항 R을 계산하고 다른 측정 방식에서의 값과

비교한다.

5. 세 저항에 대해 같은 식으로 반복해 측정한다.


2.3 전류와 전압 분배기 (2-4)

전압 분배기, 전류 분배기, 등가 저항 개념을 이용해 전류 I1 에서 I3 와 전압 V1 에서 V3를 구하라.


그림 2.3: 문제 2.3 회로

다음 값들을 사용하라 :

VSRC = 12 V

R1 = 1.0 k , R2 = 10 k , R3 = 1.5 k , R4 = 2.2 k , R5 = 4.7 k , R6 = 3.3 k


그림 2.3 과 같은 회로를 Multisim으로 구현한다. 측정 프로브를 이용해 각각의 전류를 측정하고

전압계를 이용해 각각의 전압을 측정한다.

“Virtual Components” 팔레트에서 부품을 끌어다 놓는다.

전압 소스의 마이너스 터미널에 접지 기호를 놓는다.

각 전류 부분에 Simulate → Instruments → Measurement Probe 를 놓는다.

각각의 전압 부분에 전압계를 놓는다. (비디오 튜토리얼 참고).


ㆍ주로 이용되는 회로 부품 찾기:


ㆍ측정 프로브로 DC 전류 측정하기:


ㆍ전압계로 DC 전압 측정하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/8h2SAZ9gkBA


NI myDAQ measurements

이전 페이지의 그림 2.3과 같이 회로를 구성한다. myDAQ DMM (디지털 멀티미터)의 전압계를 이용해 각

세 전압을 측정하고 DMM의 전류계를 이용해 각 세 전류를 측정한다.

저항을 서로 연결하기 전에 각 저항을 측정하고 기록한다.

이전 페이지의 그림 2.3과 같이 저항을 연결한다.

164 페이지의 그림 B.2 와 같이 전압 소스 VSRC를 놓는다.

DMM 전압계로 VSRC를 측정하고 가변저항을 이용해 12V에 최대한 가깝게 맞춘다.


ㆍDMM 옴미터:


ㆍDMM 전압계:


ㆍDMM 전류계:



2.4 와이-델타 변형 (2-5)

1. 전류 I1 와 I2 구하라.

2. 두 전압 소스에서 발생하는 전력을 구하라.


그림 2.4: 문제 2.4 회로


V1 = 15 V , V2 = 15 V

R1 = 3.3 k , R2 = 1.5 k , R3 = 4.7 k , R4 = 5.6 k , R5 = 1.0 k , R6 = 2.2 k

NI Multisim measurements

그림 2.4의 회로를 NIMultisim에 구현한다. 측정 프로브를 이용해 각 전류를 측정하고 전력계를 이용해

각 전압 소스가 발생시키는 전력을 측정한다.

“Virtual Components” 팔레트에서 부품을 끌어다 놓는다.

전압 소스의 마이너스 터미널에 접지 신호를 놓는다.

각 전류에 Simulate → Instruments → Measurement Probe를 놓는다.

각 전압 소스에 Simulate → Instruments → Wattmeter 를 놓는다. 단 전력계를 연결할 때

부호에 주의한다.

NIMultisim 비디오 튜토리얼:

ㆍ주로 사용되는 부품 찾기:


ㆍ측정 프로브를 이용해 DC 전류 측정하기:



ㆍ전력계를 이용해 DC 전력 측정하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/-axVClpMpiU

저항을 서로 연결하기 전에 각 저항을 측정하고 기록한다.

이전 페이지의 그림 2.4와 같이 저항을 연결한다.

왼쪽 전압 소스에는 myDAQ -15V 전원을 이용하고 오른쪽 전압 소스에는 myDAQ +15V 전원을

이용한다. 그리고 접지 기호에 해당하는 부분에는 ANGD(아날로그 접지)를 연결한다.

회로에 연결되었을 때의 V1 과 V2의 실제 전압을 측정한다. 전압이 15V 보다 약간 작은지

확인한다.

DMM 전류계를 전압 소스와 저항 사이에 직렬로 연결함을 잊지 않는다.

전력이 전압과 전류의 곱인지 확인한다.


ㆍDMM 옴미터:


ㆍDMM 볼트미터:


ㆍDMM 전류계:



Chapter 3

회로 분석 기술

3.1 마디-전압 해석법 (3-1)

그림 3.1의 회로에 대한 마디 전압 V1에서 V4를 정의하기 위해 마디-전압 해석법를 적용한다. 이것으로

부터 저항이 대부분의 전력을 소비한다는 결과와 최소한의 전력을 소비된다는 결과가 생기며, 전력에 관

한 이 두 값이 도출된다.


Isrc1 = 3.79 and Isrc2 = 1.84

Vsrc = 4.00 V

R1 = 3.3 kΩ, R2 = 2.2 kΩ, R3 = 1.0 kΩ, and R4 = 4.7 kΩ


NI Multisim 을 이용하여 그림 3.1과 같은 회로를 구성한다. DC 동작점 해석을 이용하여 네 곳의 마디

전압을 결정하고 각 저항에서의 소비되는 전력을 구한다.

Net name을 표시하고, 이들의 name을 네 곳의 마디 전압 V1 부터 V4 와 맞추어

수정하여라; Net name들은 반드시 숫자로 해야한다.

23 Chapter3. 회로 분석 기술

Simulate → Analyses → DC Operating Point 순으로 실행하여 네 곳의 마디 전압과 저항이

소비하는 전력을 표시한다.

그림 3.1: 문제 3.1 회로


ㆍNet names 표시 및 변경:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/0iZ-ph9pJjE

ㆍDC 동작점 해석을 통한 마디 전압 찾기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/gXBCqP17AZs

ㆍDC 동작점 해석을 통한 저항 소비전력 찾기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/NxXmVDW9spo

NI myDAQ Measurements

그림 3.1과 같이 회로를 구성한다. 네 곳의 마디 전압을 측정하기 위하여 myDAQ DMM (디지털

멀티미터)의 전압계를 이용하여 측정한다.

Chapter3. 회로 분석 기술 24

페이지 164의 그림 B.2 회로도에 따라 구성하여 전압 소스 VSRC를 구현한다.

myDAQ DMM 전압계를 이용하여 VSRC를 측정하고 가변 저항을 조절하여 가능한 전압을

4.00 볼트로 설정한다. 실제 측정된 전압을 기록한다.

페이지 167 그림 B.5의 회로에 따라 전류 소스 Isrc1를 구현한다. 저항 R은 330Ω 저항을

사용한다.

myDAQ DMM 전류계를 이용하여 Isrc1 를 측정하고 전류값이 3.79 에 가깝게 나타나는지

확인한다. 실제 측정된 전류를 기록한다.

페이지 166 그림 B.4의 회로에 따라 전류 소스 Isrc2 를 구현한다. 저항 R은 680Ω 저항을

사용한다.

myDAQ DMM 전류계를 이용하여 Isrc2 를 측정하고 전류값이 1.84 에 가깝게 나타나는지

확인한다. 실제 측정된 전류를 기록한다.


ㆍDMM 전압계:


ㆍ마디 전압 측정:


ㆍDMM 전류계:



Further Exploration with NI myDAQ

지금 당신이 알고 있듯이 시뮬레이터에 정확한 구성 요소 값을 입력할 수 있기 때문에, 분석 솔루션 및

시뮬레이션 결과는 항상 매우 맞아떨어진다. 그러나 실제 회로의 구성 값들은 정확하게 맞아 떨어지지

않는다: 저항 띠에 의하여 5 %의 허용오차를 가지는 저항은 5%의 이내에서 값들이 다를 수 있으며,

LM317 기반의 전류 소스에 대한 공식은 근사치는 "1250은 = R " 이다.

당신이 분석 솔루션을 사용하여 구성 요소들의 값을 측정하였을 때 어떻게 되는지 확인해 보아라

1. Isrc1, Isrc2, VSRC과 공칭 저항 값을 이용하여 네 개의 마디 전압을 재계산하고 측정한다. 당신의 분석

값과 상대적인 차이 관점에서의 값을 비교하는 데이터 테이블 만든다

2. 저항 R1 부터 R4 에 대하여 측정하고 기록한다.

3. Isrc1, Isrc2, VSRC과 측정된 저항 값을 이용하여 네 개의 마디 전압을 재계산하고 측정한다. 당신의

분석 값과 상대적인 차이 관점에서의 값을 비교하는 데이터 테이블 만든다

4. 결과들을 요약하라: 분석 솔루션과 실제 측정 사이에서 결과값들이 비슷하였는가?


3.2 망 전류법 (3-2)

망 전류법 사용하여 각각의 전류를 구하라.

그리고 구해진 전류값으로 각각 해당되는 전압을 구하라.

그림 3.2: 문제 3.2 회로

다음의 값들을 사용하라 :

ISRC = 12.5

VSRC = 15 V

R1 = 5.6 k , R2 = 2.2 k , R3 = 3.3 k , and R4 = 4.7 k


NI Multisim에 그림 3.2의 회로를 구성한다.

네개의 망전류를 측정하기 위해 측정 프로브와 강력한 시뮬레이션 기능을 사용한다.

측정된 각각의 전류값에 해당하는 전압을 측정하기 위해 멀티미터와 측정 프로브를 사용한다.

하나의 망전류를 재기 위한 와이어위에 측정 프로브를 가져다 놓는다


두 개의 망전류를 재기 위해서는 많은 수의 저항이 필요하다는 것을 기억한다

NI Multisim 비디오 튜토리얼 :

ㆍ측정 프로브를 사용하여 DC 망전류를 측정하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/lK0LcTNroXI

ㆍ측정 프로브를 사용하여 DC 망전류를 측정하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/svNGHA2-uK4

ㆍ전압계를 사용하여 DC 전압을 측정하기:



이전 페이지의 회로도 3.2를 만들어라. 이전에 사용했던 전류계와 같은 myDAQ DMM을 사용한다. 전류원

맞은편 전압을 측정하기 위해 DMM 전압계를 사용한다.

이전 페이지의 회로도 3.2에 나타나있는 저항과 똑같이 저항을 위치시킨다. 망전류를

측정을 더 정확하게 하기 위해 저항사이에 탑 커넥션을 만들기 위한 1인치 점퍼 와이어을

사용한다.

NI myDAQ - 15V 전원과 함께 전압 소스 VSRC 를 실행한다.

페이지 166에 있는 회도로 B.4에 따라서 전류원 ISRC 를 시행한다.

저항 R을 조절하기 위해 100 저항을 사용한다.

myDAQ DMM 전류계를 사용하여 ISRC 측정하고 전류가 12.5 인지 확인하라. 만약 더

정확한 측정을 원한다면 1k의 저항을 사용한다.



ㆍDMM 전압계:


ㆍDMM 전류계:



몇몇의 DAC 는 선택적으로 더할 수 있는 이진법의 전류를 요구한다.

현재회로의 위상을 약간 변화시킴으로써 DAC 스펙에 맞는 망전류가 생성되게 할 수 있다.

1. 수정된 회로도 3.3 을 생각해보자. 이미 구한 전류와 저항값으로 환산된 방정식을 구하기 위해

망전류 분석을 사용해본다.

2. 다음과 같은 전류값을 구하기 위한 저항값을 선택한다. I2 = ISRC =2, I3 = ISRC =4, I4 = ISRC =8, and I5 =

ISRC =16, 그리고 전류원의 전압 V1 을 5V 정도로 제한.

3. 노트: 159 쪽에 나타나있는 부록 A의 표준 부분 리스트에 거의 근접하게 계산된 값의 저항이

나타나있다.

4. 회로를 만들고 모든 망전류 I1 to I5 를 측정한다.

5. 전류원 전압 V1을 측정한다.

6. 원하는 회로도가 만들어졌는지 확인하기 위해 결과값을 평가해보자.


그림 3.3: 문제 3.2의 수정된 회로

3.3 중첩의 원리 (3-4)

1. 전류 IA 과 전압 VB 을 결정하기 위하여 중첩법을 적용하여라. 전류원 I1 이 홀로 작동하고 있을 때

전류 IA1 을, 전압 소스 V2 가 홀로 작동하고 있을 때 전류 IA2, 그리고 전압 소스 V3 가 홀로

작동하고 있을 때 전류 IA3 를 구하고 이 것들의 합 IA = IA1 + IA3 + IA3 를 계산하여라. 가능한 한 많은

전류원과 전압 소스를 사용하여 구하여라.

2. 전압 VB 를 구하기 위하여 중첩법을 사용하여라.

3. IA 와 VB 를 구하기 위하여 마디 전압법을 적용하여라. 그리고 그 값을 중첩법으로 구한 결과

값과 비교하여라.


그림 3.4: 문제에 대한 회로 3.3


I1 = 1.84

V2 = 3.0 V and V3 = 4.9 V

R1 = 1.0 k , R2 = 2.2 k , and R3 = 4.7 k


그림 3.4 회로를 NI Multisim 화면에 그려라. 쌍방향 분석기와 전압계와 전류계 계기를 사용한다..

전류계 _V 와 전압계_H 구성 요소를 전류 IA 와 전압 VB 에 표시한다.

의도한 값을 활성 소스에 설정하고, 다른 소스는 모두 0으로 설정한다. 시뮬레이터를 정지한

후에, 원래의 값을 반환하기 위하여 Ctrl+Z (“취소”)를 두 번 누른다.

홀로 작동하는 각각의 소스의 응답을 결정하기 위해서 반복한다.


ㆍ전압계로 DC 볼트를 측정하여라:


ㆍ전류계로 DC 전류를 측정하여라:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/8P4oFw6sIzQ


1. 이전 페이지에 그림 3.4 회로를 설계하여라. 모든 소스가 활동할 때 IA 와 VB 를 측정하기 위하여

myDAQ DMM을 사용하여라.

2. 한번에 하나의 소스를 활성화하여 IA1 과 IA3 를 측정하여라. 전류 소스(개방 회로로 대체하여라.)

분리 및 전압 소스를 분리하고 점퍼 와이어(단락)로 대체하여 다른 소스를 해체합니다.


3. VB1 과 VB3 를 반복하여라.

4. 홀로 작동하는 각각의 소스를 모아 결과에 추가하고, 모든 소스가 작동할 때 그 값과 원래의

측정값을 비교한다.

추가 유용한 정보:

페이지 164에 그림 B.2의 회로도에 따라 전압 소스 V2를 구현한다.

ㆍmyDAQ DMM 전압계로 V2 를 측정하고 가능한 한 3볼트에 가깝게 전압을 전위차계에

적용하라. 측정한 실제 전압을 기록하라.

ㆍNI myDAQ 5V 전원로 전압 소스 V3 를 구현하여라. myDAQ 디지털 접지 터미널에 아날로그

접지를 보드에 연결하여라.

ㆍ회로가 연결되었을 때 myDAQ 전압계로 V3 를 측정하여라. 그 값이 5볼트 보다 약간 적은

값이라 예상된다. 측정된 실제 볼트 값을 기록하여라.

그림 B.4의 회로도에 따라 전류 소스 I1을 구현하여라. 조정 저항 R에 680옴 저항을 사용하여라.

ㆍmyDAQ DMM 전류계로 I1 을 측정하고 그 전류가 1.84와 가까운지 확인하여라. 측정한 실제

전류를 기록하여라.


ㆍDMM 전압계:


ㆍDMM 전류계:



3.4 테브난 등가회로, 최대 전력 전환 (3-5, 3-6)

1. 그림 3.5에 보이는 a,b 양단에 걸리는 부하저항 RL 의 값을 테브난 등가회로를 이용해서

구하라.

2. a,b 양단에서 보이는 개방회로의 전압 VOC 를 구하라.

3. a,b양단을 단락회로로 만들어 흐르는 전류값 ISC 을 구하라.

4. 회로에서 사용되는 최대전력값 PLx 을 구하라.


그림 3.5: 3.4 회로 문제

다음 값을 사용하라:

VSRC = 10 V

R1 = 680 , R2 = 3.3 k , R3 = 4.7 k , and R4 = 1.0 k


1. NI 멀티심을 이용하여 그림 3.5의 회로도를 그려라. 그리고 a, b 양단에 저항 RL 을 연결하라.

2. 강력한 분석과 측정 프로브를 사용하여 개방회로의 전압을 구하라.

3. 강력한 분석과 측정 프로브를 사용하여 단락회로의 전류를 구하라.

4. a, b 양단에 연결된 부하 저항에 걸리는 전력을 그리기 위해 파라미터 스윕을 동작시켜라.

그리고 최대전력을 구하기 위해 플롯 커서를 사용해라.

다음 팁은 이 문제를 해결하기 위한 멀티심 테크닉을 제공한다.

터미널 b에 흐르는 전류를 구하기 위해 측정 프로브를 설치해라.

부하에 걸리는 전압을 구하기 위해 양단에 측정 프로브를 설치해라.

부하저항의 값을 0.1로 제한한다. 단락회로의 전류를 구하기 위해 인터렉티브 시뮬레이터를

동작시켜라.


부하저항의 값을 100 M 으로 제한한다. 100 M을 입력할 때 대문자 M을 사용해서 입력해라.

소문자 m은 밀리 값을 말한다. 개방회로의 전압을 구하기 위해 인터렉티브 시뮬레이터를

동작시켜라.

1 부터 10k 보다 큰 부하저항을 구하기 위해서 Simulate ! Analyses ! Parameter Sweep 를

설치해라. 라인 타입을 결정하고 “DC Op-erating Point” for “Analysis to Sweep,” 을 선택해라.

그리고 부드러운 곡선을 그리기 위해 100포인트 값으로 설정해라.

최대 부하 전압을 구하기 위해 플롯 커서를 사용해라. 계산 값과 같은지 비교한다.


측정 프로브로 DC 전류값 측정하기:


측정 프로브로 DC 전압값 측정하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/xKEQ3EXEaP8

부하 저항을 그리기 위해 파라미터 스윕 분석 사용하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/3k2g9Penuag

그래퍼 뷰로 최대값 찾기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/MzYK60mfh2Y


1. 35 페이지의 그림 3.5 회로를 구성한다. 그리고 다음 두 단계에서의 측정 결과를 통해 테브낭 등가

회로를 계산한다.

2. DMM 전압계의 저항은 매우 높아 개방회로처럼 나타난다. 전압계를 a,b 터미널 사이에


연결해서 개방회로 전압을 측정한다.

3. 그리고 DMM의 전류계는 저항이 매우 낮아 단락회로처럼 나타난다. 전류계를 a,b 터미널

사이에 연결해서 단락회로 전류를 측정한다.

4. 터미널 a,b 사이에 그림 3.6 처럼 가변 부하를 연결하고 myDAQ 아날로그 입력 채널을 연결해

부하와 션트 저항에 걸린 전압을 측정할 수 있도록 한다. 부하 전압, 저항, 전력, 저항을

보이기 위해 LabVIEW VI “VIPR.vi”을 실행한다. 먼저 가변저항을 전체 범위에 대해 조절해

전압, 전류의 범위에 대해 파악한다. 다음으로 10개 이상의 부하 전력과 그에 따른 저항의

값을 표로 정리한다. 여기서 1 간격으로 가변저항을 조절한다. 그리고 부하의 전력과 저항

그래프를 그려 부하의 최대 전력과 그 때의 부하 저항을 찾는다.

랩뷰 “VIPR.vi” 상세설명:

그림 3.6: 가변 저항, 션트 저항과 가변 부하. 전체 부하 저항은 Rvar+Rsh. NI myDAQ 아날로그


입력 0 (AI0) 에는 터미널 A-B 의 부하 전압을 나타내고 아날로그 입력 1 (AI!) 에는 션트 저항에

걸린 전압을 나타낸다. 여기서 부하 전류는 전트 저항에 걸린 전압을 Rsh로 나눈 것과 같다.

랩뷰 VI “VIPR.vi”는 아날로그 입력 채널 0번 (AI0+와 AI0-)에서 전체 부하 전압을

측정하고 아날로그 입력 채널 1번 (AI1+와 AI1-)에서 션트 저항에 걸린 전압을 측정한다.

여기서 최선의 정확도를 위해 측정된 션트 저항을 이용한다. “VIPR.vi” 은 AI1에서 측정된

전압을 이용된 션트 저항값으로 나누어 부하 전류를 계산하고, 부하 전력은 부하 전압과

전류를 곱해서, 부하 저항은 부하 전압을 전류로 나누어서 계산한다.

측정된 전류 값은 어느 정도 노이즈가 있을 수 있지만 “VIPR.vi”는 노이즈 필터를 통해

사용자가 정보를 쉽게 읽을 수 있또록 한다. 노이즈 필터는 이전에 측정된 전압이 0.01V

이하로 변할 때부터 지금까지의 값들의 평균을 계산한다

“VIPR.vi”는 아래의 http://decibel.ni.com/ content/docs/DOC-16389 에 링크되어 있다. 이 소스

파일을 다운로드 하고 더블클릭해 랩뷰에서 열고 “Run” 버튼을 눌려 VI 시작한다.


ㆍDMM 전압계:


ㆍDMM 전류계:



이러한 효과적인 방법을 사용해 테브낭 저항을 측정하라.

1. 터미널 a,b 사이의 개방회로 전압을 측정한다.

2. 부하로써 가변 저항을 연결한다. (이 회로에서는 10k 가변 저항이 잘 작동한다.

3. 부하 전압 값을 확인하고 전압이 정확히 개방회로 전압의 반이 될 때까지 가변 저항을 조절한다.


4. 가변저항을 회로에서 떼어낸다.

5. 옴미터로 가변저항의 저항을 측정한다. 이 저항값이 테브낭 저항 값이다.

이 방법을 이 문제의 회로에 적용하고 다른 방법으로 측정한 테브낭 저항 값과 비교한다.

왜 이러한 방법이 통하는지 설명하라. 힌트: 테브낭 등가 회로가 부하 저항에 연결된 것에 대해

생각해보라. 그리고 전압 분배기에 대해 생각해보라.

Chapter 4

Operational Amplifier(연산증폭기)

4.1 이상적인 Op-Amp 모델 (4-3)1. 그림 4.1 회로의 출력 전압 vout 을 저항과 iS에 관한 식으로 표현하라.2. 출력 전압 vout 을 구하라. (R1 = 3.3 kΩ, R2 = 4.7 kΩ, R3 = 1.0 kΩ, and iS = 1.84 mA)

3. 출력 전압 vout 이 -11V ~ +11 V 사이일 때 R2의 범위를 구하라.


1. NI Multisim을 이용하여 그림 4.1 회로를 구성하라. 가상 3-터미널 Op-Amp 모델을 이용하

라.

2. 주어진 값들을 이용하여 출력 전압 vout 을 구하라.

3. Simulate -> Analyses -> Parameter Sweep 후 “DC Operating Point” 를 설정하라. 이후 R2

값에 따른 출력 전압 vout 을 그려라. 주어진 범위 내에서 Op-Amp의 출력 전압 vout 특성이

나타나도록 포인트 수를 충분히 설정하시오.

39 Chapter4. Operational Amplifier

그림 4.1: 문제 4.1 회로도


ㆍ Parameter Sweep Analysis 를 통해 저항에서 소모되는 전력을 저항에 관한 함수로 표현하라:


ㆍ 측정 프로브를 통해 DC 노드 전압을 측정하라:



1. 주어진 값을 통해 그림 4.1 회로도를 구성하라. 전류 소스 Isrc1 는 페이지 166 그림 B.4

를 참고하시오. (R = 680 Ω) 회로 구성 후 전류 소스 iS 을 DMM 전류계로 측정하고 그

값이 1.84mA 와 같은지 확인하라.

2. DMM 전압계로 출력 전압 vout 값을 측정하라.

Chapter4. Operational Amplifier 40

3. R2 를 10 kΩ 가변 저항기로 바꾸고 vout 이 일정 한계에 다다를 때까지 가변 저항기를

조절하시오. 다음 가변저항기를 회로에서 분리한 후 가변 저항기의 저항 값을 변화시킴.

4. MM 옴미터로 측정하라.

추가적인 팁

부록 C를 참고하여 Texas Instrument의 TL072 Op-Amp 를 사용하시오. 그림 C.1

페이지 170 의 출력점 다이어그램을 보고 가능한 두 개의 Op-Amp 중 하나를

선택하여 사용하시오.

myDAQ (VCC+ +15V, VCC -15V)을 이용하여 Op-Amp에 전압을 가하시오. AGND 를

회로의 접지 레벨로 이용하시오.


ㆍ DMM 전압계:


ㆍ DMM 전류계:


4.2 비반전 증폭기 (4-3)

그림 4.2 는 가변 저항기를 이용한 회로로 전체 저항은 R1 이다. 가변 저항기 터미널 2에

연결된 선은 두 가변 저항을 만든다: β R1은 터미널 1-2, (1- β) R1 은 터미널 2-3. β 는

0 ≤ β ≤ 1 값을 갖는다.

1. G = vo/vs 를 β 에 관한 식으로 표현하라.

2. R1= 10kΩ, R2= 1.5kΩ 일 때 증폭 상수를 구하라. (β= 0, β= 0.5, β= 1.0)

3. VS 가 1V 진폭을 갖는 100Hz 사인 파형일 때 각 β에 따른 VO 와 VS 를 그려라.

(β= 0, β= 0.5, β= 1.0)


그림 4.2. 문제 4.2 회로도


1. NI Multisim 을 이용하여 그림 4.2 회로도를 구현하라. 다음 요소를 사용하시오:

OPAMP_3T_VIRTUAL, AC_VOLTAGE, and virtual linear potentiometer. 아래 비디오

튜토리얼을 통해 이름으로 요소를 찾는 방법을 익혀라. AC 전압 소스 주파수는

100Hz 이다.

2. VS 와 VO 를 오실로스코프를 통해 관찰하라. 가변 저항 값을 0% ~ 100%까지

변화시키며 오실로스코프 커서를 이용하여 각 β 의 경우에 대하여 각각 회로

게인을 구하라. (β= 0, β= 0.5, β= 1.0)

3. 각 β 의 경우에 대하여 프린트 스크린 샷을 찍으시오. 채널 A 와 B 가 같은 수직

스케일 (V/DIV) 을 같도록 설정하라. (β= 0, β= 0.5, β= 1.0)


추가 팁

채널 A 에 VS, 채널 B 에 VO 를 입력한 후 Simulate → Analyses → Transient 를

사용하여 시뮬레이션 실행 후 오실로스코프 상에 여러 사이클이 표현될 때까지

기다리시오.

커서를 이용하여 입력 값과 출력 값의 최대값을 구하고, 출력 값을 입력 값을

나눔으로써 증폭 게인 값을 구하라.

NI Multisim 비디오 튜토리얼

ㆍ 이름으로 상수 찾기

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/5wlFweh4n-c

ㆍ 사인 파형 전류 소스

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/CXbuz7MVLSs

ㆍ 2-채널 오실로스코프 작동 원리

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/qnRK6QyqjvQ

ㆍ 2-채널 오실로스코프를 이용한 파형 커서 측정

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/snBRFq1Y1q4


1. 주어진 요소 값을 이용하여 그림 4.2 회로를 제작하라. 다음 순서에 따라 myDAQ

회로를 구성하시오.

AO0 에는 vs 를,

AI0 에는 vs 를; 전압 소스는 AI0+, 접지는 AI0- 에,

AI1 에는 vo 를; 출력 전압은 AI1+, 접지는 AI1- 에 연결하시오.

NI ELVISmx 함수 발생기를 이용하여 100Hz 사인 파형을 생성하시오.

2. VS와 VO 를 NI ELVISmx 오실로스코프로 측정하시오. 가변 저항 값을 0% ~ 100%까지

변화시키며 오실로스코프 커서를 이용하여 각 β 의 경우에 대한 회로 게인을 구하시오.

(β = 0, β= 0.5, β= 1.0)

3. 각 β 의 경우에 대하여 화면을 출력하시오. 채널 A 와 B 가 같은 수직 스케일 (V/DIV)


을 같도록 설정하라. (β = 0, β= 0.5, β= 1.0)

추가 팁

부록 C를 참고하여 Texas Instrument 사의 TL072 Op-Amp 를 사용하시오. 그림

C.1 페이지 170 의 핀 배열 다이어그램을 보고 가능한 두 개의 Op-Amp 중

하나를 선택하여 사용하시오.

myDAQ (VCC+ +15V, VCC -15V)을 이용하여 Op-Amp에 전압을 가하시오.

AGND 를 회로의 접지 레벨로 이용하시오.

페이지 44 그림 4.2 의 가변 저항 터미널은 표준 출력점 규격을 따르는데, 보통

가변 저항의 핀 번호가 표시되지 않을 경우 바늘 핀 (핀 2번) 은 보통 핀 1번과

3번 사이에 위치하게 된다.

NI myDAQ 비디오 튜토리얼

ㆍ 오실로스코프


ㆍ 함수 발생기



신호 증폭기는 G ≥ 1 로 약한 신호의 진폭을 증폭 시켜 주어 다른 시스템에서 신호를 입력

받아 처리할 수 있게 된다. 다음은 전압 분배기 (감쇠기)를 이용하여 신호를 감소시킨 후, 신호

증폭기를 이용하여 원 신호를 다시 복원 시키는 방법에 대한 설명이다.

1. 그림 4.3 과 같이 2-저항 전압 분배기를 신호 증폭기 회로에 더한다.

2. myDAQ 키트의 3.2mm 케이블 중 하나를 오디오 플레이어와 연결을 한다. 스테레오

오디오 신호를 감쇠기의 입력으로 넣기 위해 그림 4.3 과 같이 다른 케이블은

감쇠기의 입력 Vm 으로 연결한다.


3. 노래를 재생 시킨 후, 오실로스코프로 신호 VS 를 관찰한다. 진폭이 1V 보다 작은

신호임을 확인한다.

4. 출력 신호 VO 를 오실로스코프로 관찰한다. 이를 통해 신호가 다시 증폭됐음을

확인한다.

5. 회로의 출력 부분에 이어폰을 연결한 후 회로 게인이 변함에 따라 신호가 변함을

확인한다.

중요 –청력이 손상되지 않도록 주의하십시오!

이어폰을 끼고 있을 때는 회로의 게인 값을 변화시키면 안 된다. 이는 순간적으로 회로의

게인 값이 변해 신호가 급격히 증폭될 수도 있기 때문이다. 그러할 경우 매우 큰 소리가

나게 되고 이는 청력에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 따라서 회로의 게인 값을 변화시킬

경우 스피커를 이용하거나 이어폰을 일정 거리 떨어뜨린 후 변화시키도록 한다.

그림 4.3. 그림 4.2에 감쇠기 및 오디오 플레이어가 합해진 회로도. 음악 신호는 Vm 감쇠 후

신호는 VS 증폭된 신호는 VO 이다.


4.3 가산 증폭기

1. VO = - (2.14V1 + 1.00V2 + 0.47V3) 연산을 하는 가산 증폭기 회로를 구성해본다. 네 개

이상의 저항은 사용하지 않도록 한다. p 159, 부록 A 를 참고하도록 한다. (10 kΩ ≤ R ≤

100 kΩ ).

2. 그림 4.4 에 나온 V1, V2 파형 및 v3= 4.7V 를 입력할 때의 출력 V0 신호를 그려본다.

3. V0의 최소 값과 최대값을 구해본다.

그림 4.4 문제 4.3 의 입력 파형



1. 이 전에 디자인한 가산 증폭기 회로를 입력한다. 다음 순서를 따르도록 한다.

가상 3-터미널 증폭기 모델 OPAMP 3T VIRTUAL

Piecewise-linear 전압 소스 v1에 PIECEWISE LINEAR VOLTAGE

V2펄스 전압 소스 PULSE VOLTAGE

4채널 오실로스코프

2. 4- 채널 오실로스코프로 V1서 V3까지 세 입력과 V0 그려라.

3. V0의 최대값과 최소값을 표시하기 위해 오실로스코프 커서를 사용하라.

추가 멀티심 팁:

시간 대 전압의 직선 끝점을 입력해서 PWL 전압 소스 파형을 명시하시오. 이전

페이지의 그림 4.4 삼각파는 전 구간을 표시하기 위해 단지 3가지 입력을

필요로 한다. "Repeat data during simulation"을 선택하여 삼각파 주기를

생성하십시오.

펄스형 전압 소스를 사각파형과 일치기 시키기 위해서는 세가지 영역이

필요하다. "초기값", "크기", "주기"


ㆍ 4-채널 오실로스코프 작동법

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/iUqs_c1Bc4Y

ㆍ 부분선형 전압 소스 (PWL)

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/YYU5WuyebD0

ㆍ 펄스형 전압 소스:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/RdgxVfr28C8

ㆍ 이름으로 요소 찾기:




1. 이전에 구성한 Op-Amp 가산기를 만드십시오. 아래의 myDAQ signal connections을

사용하십시오.

V1전압에 AO0

V2전압에 AO1

V1 혹은 V2를 AI0 에 연결; AI0+를 입력 전압에 연결하고 AI0-를 접지.

V0를 AI1 에 연결; AI1을 출력 전압에 연결하고 AI1을 접지.

NI ELVISmx Arbitrary Waveform Generator로 삼각파와 사각파를 만드시오. 샘플링

속도는 50kS/s로 설정한다.

중요 : 두 파형 모두 10ms의 길이를 가져야 한다

2. NI ELVISmx 오실로스코프로 V0와 V1을 그리고 V2에 대해서도 반복하라.

3. V0 전압의 최대값과 최소값을 표시하기 위해 오실로스코프 커서를 사용하시오.

추가 팁

부록 C를 참고하여 Texas Instruments 사의 TL072 Op-Amp를 사용하시오. 그림

C. 1 페이지 170 의 출력점 다이어그램을 보고 가능한 두 개의 Op-Amp 중


myDAQ (VCC+ +15V, VCC -15V)을 이용하여 Op-Amp에 전압을 가하시오. AGND

를 회로의 접지 레벨로 이용하시오.

164페이지 그림 B. 2의 회로 다이어그램과 같이 전원 V3를 연결하시오.. 측정된

전압이 4.7 V에 이르기까지 가변저항을 조정하라.



ㆍ DMM 전압기:


ㆍ 무작위 파형 생성기 (ARB):


ㆍ 오실로스코프:



입력 전압 V0과 V2의 파형으로 인한 영향을 측정하라. 다른 저항을 병렬로 달아서 저항

값을 빠르고 쉽게 바꿀 수 있으며, 이로써 실효 저항값을 줄일 수 있다. 10kΩ 저항을 V1

파형과 결합된 소스 저항에 병렬로 연결하고 출력 전압 파형의 영향을 관찰하라. 원

파형과의 차이를 포함한 새 출력 파형을 그리고 왜 저항값을 줄이는 것이 이러한 변화를

나타내는지 설명하라. V2에 대해서도 실험을 반복하시오

4.4 디지털 신호처리 회로 (4-8)

1. 전기 기타를 위한 “왜곡 상자” 역할을 하는 2단 신호 처리장치를 설계하라. 1단

증폭기는 13.3 ~ 23.3 범위의 가변 게인을 제공하고, 2단 증폭기는 13.3까지 신호의


세기가 줄어들어 1/13.3의 고정된 게인을 갖게 된다. 결과적으로 1단 증폭기의

게인이 13.3일 때 전체 왜곡 상자의 게인은 동일하다. 왜곡 효과는 의도적으로 1단

증폭기의 게인이 13.3보다 높을 때 증폭기를 포화 영역 (“Clipping”) 으로 이르게

함으로써 (“Clipping”) 얻어진다.

10kΩ 가변 저항과 1kΩ 을 넘지 않는 저항을 사용하시오. 저항에 관해서는 부록 A.

페이지 159. 를 참고하시오. 저항을 직렬로 연결함으로써 원하는 증폭 게인을 얻을

수 있다.

2. 사인파 신호의 단위 진폭 포화 비율을 나타내는 일반공식을 유도하시오: 이것은

포화된 신호의 한 주기 동안의 시간 비율이다. 유도된 공식은 포화 상태를 무시한

1단 증폭기의 출력에서의 최대 전압 VP와 포화상태일 때 실제 최대값인 VS를

포함한다.

3. 가변 저항의 세 가지 상태에 대한 1V의 최대 진폭을 가지는 사인파의 포화 비율을

계산하기 위해서는 위에서 구한 공식을 사용하시오. 세 가지 상태는 다음과 같다: 반

시계방향으로 완전히 돌릴 때(왜곡 없음), 중간 값 (중간 왜곡) 시계방향으로 완전히

돌릴 때(최대 왜곡)

4. 1V의 최대 진폭을 가지는 사인파 신호와 100Hz 주파수를 왜곡 상자의 입력으로

사용하고 위에서 언급한 가변 저항의 세 가지 상태에 관한 출력으로 그려라. 왜곡

상자 출력의 최소값 최대값에 대해서 서술하시오.


1. 설계한 왜곡박스를 NI Multisim에 입력하라. 두 단계 모두 5-터미널을 가진 가상

Op-Amp 모델을 사용하시오. 사인 교류 전압 소스를 입력으로 ± 13.5V에

케이블에 연결하시오: 다음 100Hz 주파수와 1V peak 진폭의 전원을 입력하시오.

2. 가변 저항의 값을 0에서 최대값까지 변경시키며 오실로스코프로 왜곡 상자의

입력과 출력을 관측하십시오. 가변 저항 설정에서 각각 0%, 50%, 100%의 값에서

포화 퍼센트를 오실로스코프 커서로 측정하십시오.

3. 위의 가변 저항 각 세 가지 상태에서 왜곡 상자의 입력과 출력을 오실로스코프의

화면을 출력하십시오.

4. 왜곡상자의 출력의 최대값과 최소값을 측정하십시오.


추가 팁

이 소자들을 사용하십시오: OPAMP 5T VIRTUAL, AC VOLTAGE, virtual linear

potentiometer.

5-터미널, Op-Amp 스위치의 초기 상태에는 전압 커넥션과 같이 위 쪽을 향해

있습니다; Op-Amp 스위치를 내리면 전압 커넥션 또한 아래 쪽을 향하게 됩니다.

CMOS Supply(VDD)를 Op-Amp의 양의 전원 터미널에 연결하고 CMOS Supply(VSS)를

음의 전원 터미널에 연결하십시오.

기본 2채널 오실로스코프를 사용하여 왜곡상자의 입력을 A채널에, 출력을 B채널에

연결하십시오. 오실로스코프에서 몇 주기가 나타날 때까지 시뮬레이션을 구동하십시오.

사인 신호 반 주기가 포화되는 시간을 커서로 측정하십시오. 이를 반 주기의 시간으로

나누고 100% 를 곱하십시오.


ㆍ 2-채널 오실로스코프 구동법


ㆍ 2-채널 오실로스코프를 이용한 파형 커서 측정법


ㆍ 교류 전압 소스


ㆍ VDD 와 VSS 전압 소스

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/XrPVLgYsDdY


1. 왜곡상자 회로를 구성하고 다음 myDAQ 연결을 따르시오.

입력 신호를 표시하기 위한 AI0: AI0+에 양의 전원을, AI0-에 접지를 연결하시오.


출력 신호를 표시하기 위한 AI1: AI1+에 출력 전압을 AI1-에 접지를 연결하시오.

100Hz 사인파를 NI ELVISmx Function Generator로 만드십시오.

2. 가변 저항의 전 범위에 대하여 값을 변경시키면서 NI ELVISmx 오실로스코프로

왜곡상자의 출력 신호를 관찰하시오. 가변 저항의 각각 세가지 상태에 대하여 포화

퍼센트를 오실로스코프 커서로 측정하시오: 반 시계방향으로 완전히 돌릴 때(왜곡

없음), 중간 값 (중간 왜곡) 시계방향으로 완전히 돌릴 때(최대 왜곡)

3. 위의 가변 저항의 각 3가지 상태에서 대한 왜곡 상자의 입력과 출력의

오실로스코프의 화면을 출력하십시오.

4. 왜곡상자 출력의 최대값과 최소값을 측정하십시오.

추가 팁

부록 C를 참고하여 Texas Instrument사의 TL072 Op-Amp 를 사용하시오. 그림 C. 1

페이지170 의 출력점 다이어그램을 보고 가능한 두 개의 Op-Amp 중 하나를

선택하여 사용하시오.

myDAQ (VCC+ +15V, VCC -15V)을 이용하여 Op-Amp에 전압을 가하시오. AGND 를

회로의 접지 레벨로 이용하시오.

공급전압 하에서 TL072 Op-Amp와 유사한 소자들은 대략적으로 1.5V에서

포화됩니다. 결과적으로 실제 포화 수준은 대략 13.5V가 된다. 만약 다른 종류의 Op-

Amp를 rail to rail 출력과 함께 사용한다면, myDAQ의 15volts 전원 값의 포화 수준을

기대할 수 있다.

오실로스코프를 문제 해결의 목적으로 사용한 1단 증폭기의 출력을 관찰하려면

myDAQ 아날로그 입력 채널을 ± 10 V 으로 제한해야 한다. 이 제한 범위는 10V와

myDAQ 전원의 15volts 사이의 신호를 효과적으로 제거해준다.

사인 신호 반 주기가 포화되는 시간을 커서로 측정하십시오. 이를 반 주기의

시간으로 나누고 100% 를 곱하십시오





ㆍ 함수 발생기 (FGEN):


Chapter 5

RC, RL 1차 회로

5.1 커패시터 (5-2)

10F 커패시터에 인가되는 전압 v(t)는 그림 5.1의 파형을 보인다.

1. 커패시터 전류 i(t)의 방정식을 구하고 0부터 50ms까지의 그래프를 그려라.

2. 각각 0ms 25ms 30ms 일 때의 커패시터 전류 값을 계산하시오.

그림 5.1 문제 5.1 전압 파형


오실로스코프는 시간의 함수로 시간 변화 전압을 표시한다. 이 문제에서의 인덕터와

Chapter5. RC, RL 1차 회로 54

같이 전류가 흐르는 소자는 션트 저항을 직렬로 연결함으로써 오실로스코프 화면

상에 출력할 수 있다. 이 션트 저항은 옴의 법칙 v=Ri에 따라 비례하는 전압을

생산하는데 이 저항 R은 비례하는 정수를 제공한다. 상반관계는 여기 존재 한다:

작은 션트 저항은 주변회로에 방해를 줄인다. 하지만 큰 션트 저항은

오실로스코프에 이용 가능한 신호 범위를 증가시킨다.

1. 다음과 같은 구성요소를 포함하는 회로를 입력하라:

10-uF 커패시터 and 직렬로 연결된 10- Ω 션트 저항

커패시터-저항기 조합을 통해 연결된 ABM(아날로그 행동 모델링)

전압소스(ABM 전압); 이전 페이지의 그림 5.1의 파형을 일치하는 전압

값을 설정한다.

채널 A와 채널 B의 션트 저항 전압의 커패시터 전압을 보여주는 두

채널 오실로스코프.

커패시터 전압과 전류가 충분히 나타나도록 오실로스코프 적합하게 설정하시오.

2. 0, 25, 그리고 30ms 일 때 커패시터 전류를 측정하기 위해 오실로스코프 화면

커서를 이용하라. 커서 측정값을 션트 저항 값으로 나누시오.

3.

이 문제에 대한 추가적인 Multisim 팁:

다음과 같은 기능을 결합하여 ABM 전압소스 “전압값” 문자열을

구축하라:

u(시간) –계단함수 u(t) u램프(시간)

램프함수 r(t)exp(TIME) –지수함수 et

예를 들어, * (u램프(시간)) - u램프(시간-0.01)) 커패시터 전압 파형으로 첫

20ms를 구현한다.

직류 전원을 회로 상에 연결하시오. 커패시터 회로 자체의

DC원에는 연결하지 마시오.

55 Chapter5. RC, RL 1차 회로


2-채널 오실로스코프의 기본 동작:


2-채널 오실로스코프로 파형 커서 측정:


ABM (아날로그 행동 모델) 전압 소스:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/8pPynWRwhO4

색상으로부터 오실로스코프 흔적을 구분:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/bICbjggcTiQ


myDAQ 아날로그 출력 AO0와 AO1는 2mA 이상은 얻을 수 없으며 여전히 예상된

전압 출력을 나타낸다. my-DAQ 아날로그 출력의 폴로우를 만들어 Op-Amp “강화”

복사본을 사용하라(Ulaby Section 4-7 참조).

1. 이전에 만든 Multisim 회로와 비슷한 회로를 구성하고, 커패시터와 함께 연결한

10Ω 션트 저항을 연결하고 전압 폴로우 출력과 접지 사이의 커패시터-저항

조합을 연결한다.

중요: 전해 커패시터는 편광된다. 긍정적인 라벨이 표시된 터미널은 Op-Amp 출력에

연결되었는지 확인하라. 대안적으로 커패시터가 (-)표시 터미널로 표시되어있다면 션트

저항이 이 터미널로 연결하라.

다음 과정을 따라 myDAQ 회로를 구성하라.

AO0 (아날로그 출력 0) 전압 폴로우 연결,


AI0 (아날로그 입력 0)에 커패시터 전압 연결; AI0+ 을 (+) 커패시터

터미널에 AI0- 을 (-) 커패시터 터미널에 연결

AI1 (아날로그 입력1)에 션트 저항 연결; AI1-을 접지에 연결

NI ELVISmx 파형 발생기로 57 페이지의 그림 5.1의 전압 파형을 생성하라; 샘플링

속도로는 50 KS/s로 사용하라.

이용 가능한 화면의 합리적인 양을 기입으로 각각의 파형과 함께 커패시터 전압과

전류를 표시하기 위해 오실로스코프 설정에 조정, 상호 시뮬레이션을 실행한다.

2. 0, 25, 그리고 30ms 일 때 커패시터 전류를 측정하기 위해 오실로스코프 화면

커서를 이용하라. 션트 저항값으로 커서 측정으로 나눠라. myDAQ DMM 옴-

미터로부터 얻은 측정된 션트 저항을 사용하여 측정 정확도를 향상시켜라.

추가 Multisim 팁:

부록 C를 참고하여 Texas Instrument사의 TL072 Op-Amp 를 사용하시오. 그림

C. 1 페이지170 의 출력점 다이어그램을 보고 가능한 두 개의 Op-Amp 중


myDAQ (VCC+ +15V, VCC -15V)을 이용하여 Op-Amp에 전압을 가하시오. AGND

를 회로의 접지 레벨로 이용하시오.

션트 저항 전압을 측정하기 위해서 커서 1을 사용하라. “dT” 계기 표시 시간을

만들기 위해서 커서 2를 0으로 설정하라.

션트 저항 전압 신호는 비교적 낮은 진폭을 갖고 있다. 파형이 수직으로

도약하길 기대하라. 화면을 정지시키기 위해서는 오실로스코프의 “정지” 버튼을

이용하라.

두 개의 10ms 길이와 세 개의 30ms 길이인 ARB “파형편집기”와 함께 세가지

파형 세그먼트를 만들어라. 각 세그먼트에 대한 “Ex-passion”을 선택하고

필요에 따라 시간 변수 t를 포함한 표현식을 입력하라. 0.03초에서 30ms

세그먼트의 값 “X 범위에서”를 설정하고 1에서 “주기”를 설정하라. 그런 다음

57쪽의 그림 5.1에 표시된 것처럼 지수함수의 exp()를 입력할 수 있다. 편의를

위해, 단위 진폭과 함께 전체 파형을 생성하고, 8에서 임의 파형 발생기의

“게인” 값을 조정하라.



임의 파형 발생기(ARB):


오실로스코프:


가산 증폭 풀로워와 함께 아날로그 출력(AO) 채널의 전류 드라이브를 증가시키는

방법:


5.2 인덕터 (5-3)

33mH 인덕터에 걸쳐진 전압 v(t)는 그림 5.2에 표시된 사인곡선 충격

파형으로부터 주어진다.

1. 인덕터 전류 i(t)의 방정식을 확인하고 0에서 0.4ms 시간의 경과를 기록하라.

초기 인덕터 전류는 0으로 가정하라.

2. 최대값에 도달된 인덕터 전류의 시간을 결정하라.

3. 인덕터 전류의 전체 범위를 계산하라; 최대 값은 최소값의 뺀 것이다.

그림 5.2: 문제 5.2에 대한 전압 파형


오실로스코프는 시간의 함수로 시간 변화 전압을 표시한다. 이 문제에서의 커패시터와


같이 전류가 흐르는 소자는 션트 저항을 직렬로 연결함으로써 오실로스코프 화면 상에

출력할 수 있다. 이 션트 저항은 옴의 법칙 v=Ri에 따라 비례하는 전압을 생산하는데

이 저항 R은 비례하는 정수를 제공한다. 상반관계는 여기 존재 한다: 작은 션트 저항은

주변회로에 방해를 줄인다. 하지만 큰 션트 저항은 오실로스코프에 이용 가능한 신호

범위를 증가시킨다.

1. 다음과 같은 구성 요소를 포함하는 회로를 입력하라:

직렬로 연결된 33-mH 인덕터와 10-Ω 션트 저항

두 개의 AC 전압 소스(AC 전압)이 직렬로 연결되어 있고 또한 인덕터-

저항의 조합에 걸쳐 연결되어 있다. 직렬조합 형식.

2-채널 오실로스코프에서 인턱터 전압은 Channel A, 션트 저항은

Channel B 에 연결

1. 사용 가능한 화면의 합리적인 양을 채운 각 파형과 함께 인덕터 전압과 전류를

표시하려면 오실로스코프 설정과 시뮬레이션을 실행하라.

2. 인덕터 전류가 최대값에 도달하는 시간을 측정하기 위하여 오실로스코프 화면

커서를 사용하라.

3. 인덕터 전류의 전체 범위의 최대값을 결정하기 위하여 오실로스코프 커서를

사용하라. 즉, 최대 값은 최소 값을 뺀 것이다.

NI Multisim 비디오 투토리얼:

두 채널 오실로스코프의 기본 동작:


두 채널 오실로스코프로 파형 커서 측정:


AC (사인곡선) 전압 소스:


색상으로부터 오실로스코프 흔적을 구분




myDAQ 아날로그 출력 AO0와 AO1는 2mA 이상은 얻을 수 없으며 여전히 예상된

전압 출력을 유지한다. My-DAQ 아날로그 출력의 “강화” 복사본을 만들어 Op-Amp

풀로워를 사용하라(Ulaby Section 4-7 참조)

1. 이전에 만든 Multisim 회로와 같이 회로를 구성하고, 10Ω 션트 저항을 인덕터와

직렬로 연결하고 이를 전압 폴로와 출력과 접지 사이에 연결하시오.

다음 순서에 따라 myDAQ 구성하라:

AO0 (아날로그 출력 0)에 전압 풀로워를 입력,

AI0 (아날로그 입력 0)에 인덕터 전압을 입력; 가산 증폭기에 연결된

인덕터 터미널에 AI0+를 연결하고 AI0-에는 다른 인덕터 터미널을

연결하라.

AI1 (아날로그 입력 1) 션트 저항 입력; AI1- 접지에 연결.

NI ELVISmx 임의 파형 발생기와 함께 62쪽의 그림 5.2의 인덕터 전압

파형을 생성하라; 200 kS/s의 샘플링 속도를 사용. 이용 가능한 화면의

합리적인 양을 채우는 각각의 파형과 함께 인덕터 전압과 전류를

표시하려면 NI ELVISmx 오실로스코프를 설정하라. 채널 0과 중앙에

“가로 위치”제어 인덕터 전압펄스를 가장자리 장치의 조합을 사용하라

2. 오실로스코프 커서를 이용하여 인덕터가 최대 값에 이르는 시간을 측정하시오.

그림 5.2 페이지 62 를 참고하여 같은 시간 범위를 이용하라.

3. 커서를 이용하여 인덕터의 전체 전류 범위를 측정하라; 최대 값 빼기 최소 값.

커서 측정값을 션트 저항 값으로 나누시오. MyDAQ 저항 측정기를 통해 얻은

션트 저항 값을 이용하면 정확도를 높일 수 있다.

추가적인 팁:

부록 C를 참고하여 Texas Instrument사의 TL072 Op-Amp 를

사용하시오. 그림 C.1 페이지 170 의 출력점 다이어그램을 보고 가능한

두 개의 Op-Amp 중 하나를 선택하여 사용하시오.

myDAQ (VCC+ +15V, VCC -15V)을 이용하여 Op-Amp에 전압을 가하시오.

AGND 를 회로의 접지 레벨로 이용하시오.


양쪽 끝의 0.1ms 길이의 두 개와 0.3ms의 중간 단위를 “파형 편집기” ARB로

생성하라. “Library” 옵션을 선택하고 중간 세그먼트로 일 때 단일 사이클, 단일

진폭을 얻도록 파라미터를 변경하시오. 편의성을 위해 단일 진폭의 파형을

생성하고 파형 생성기의 “Gain” 값을 9로 설정하라


• 임의 파형 발생기(ARB):


• 오실로스코프:


• 가산 증폭기 풀로워와 함께 아날로그 출력(AO) 채널의 전류 드라이브를

증가시키는 방법:


5.3 RC 회로의 응답 (5-4)

그림5.3은 한 쌍의 스위치와 저항-커패시터 회로를 보여주고 그림 5.4는 개방-단락

동작하는 스위치를 시간에 관한 함수로 보여준다. 초기 커패시터 값은 -9V이다.

1. 0ms ~ 50ms 사이에서 함수 v(t)에 관한 식을 세워라.

2. 1. 번에서 구한 v(t) 를 그려라.

3. 5, 15, 25, 35, 그리고 45ms에서 v(t)의 값을 결정하라:(R1 = 10 kΩ, R2 = 3:3 kΩ,

and R3 = 2:2 kΩ

C = 1.0 F, V1 = 9 V and V2 = 15 V)

그림 5.3: 문제 5.3에 대한 회로



1. 다음과 같은 구성 요소를 사용하여 그림 5.3의 회로를 입력하라:

VOLTAGE_CONTROLLED_SWITCH

그림 5.4: 문제 5.3 스위치 상태

ABM_VOLTAGE (Analog Behavioral Modeling) 전압 소스;그림 5.4의 스위치

컨트롤 파형을 만들기 위해서 계단함수(u(TIME)) 에 사용한다.

-9 volts 초기값을 갖는 커패시터.

2. 두 개의 스위치들과 커패시터를 연결하는 망을 지정한다. Simulate → Analyses

→ Transient 의 종료 시간을 0.05초로 설정하고 "initial conditions"를 "User-

defined"로 설정한다. "출력" 탭을 선택하고 analysis variables의 리스트에

커패시터 전압을 추가한다. v(t)그래프를 그리기 위해 시뮬레이터를 실행시킨다.


3. 오실로스코프의 커서를 이용해서 5, 15, 25, 35, 그리고 45ms 에서의 v(t)의 값을

측정한다.


ㆍGrapher View에서 최대값 찾기:


ㆍ전압 조절 스위치:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/BaEBjhD4TOw

ㆍABM (Analog Behavioral Model) 전압 소스:



1. 페이지 66의 그림 5.3의 회로를 다음의 구성요소와 NI ELVISmx 장비를 이용해서

구성하시오.

1번과 4번 두 개의 normally-open 스위치, 페이지 173의 부록 D에서

Intersil사의 DG413 quad analog 스위치. 페이지 174 그림 D. 1의 핀 배열

다이어그램을 참조하고 페이지 175 그림 D. 2의 사진에 따라 파워를 연결한다.

페이지 164의 그림 B. 2의 LM317 가변 전압 회로에서 9.0 전압 소스

1.0uF 전해 커패시터. 커패시터의 음극터미널을 접지에 연결한다.

AO0(Analog 출력 0)는 스위치 1의 스위치 컨트롤 입력과 연결한다.

AO1(Analog 출력 1)는 스위치 4의 스위치 컨트롤 입력과 연결한다.

AI0(Analog 입력 0)를 스위치 1을 위한 스위치 제어 전압에 연결한다; AI0+와

스위치 컨트롤 입력을 연결하고 AI0-와 접지를 연결한다.

AI1(Analog 입력 1)을 커패시터 전압 v(t)에 연결한다; AI1+를 전해 커패시터

양극터미널에 연결하고 AI1-를 접지와 연결한다.

임의 파형 생성기는 그림 5.4의 스위치를 컨트롤 하기 위해 파형을 생성한다.

스위치 1 컨트롤 파형과 커패시터 전압 v(t)를 관찰하기 위한 오실로스코프.


적절한 디스플레이 양의 파형 전압 v(t)를 보기 위한 오실로스코프 설정을

조절하라. 에지 트리거링과 "Horizontal Position" 컨트롤의 조합을 이용하라.

당신은 "Acquisition Mode"에서 "Run Once" 그리고 "Run" 버튼을 좋은 궤적

얻을 때까지 반복적으로 클릭함으로써 도움을 얻을 수 있다.

1. 5, 25, 35 그리고 45 ms의 시간에서 v(t) 의 값을 측정하기 위해 오실로스코프의

커서를 사용하라.


임의의 파형 생성기 (ARB):


오실로스코프:


디지털 라이터 (DigOut):



페이지 66의 그림 5.3 회로는 커패시터와 소스에 연결된 스위치 중 한 개가

닫힘으로써 원하는 전압만큼 충전된다. 충전 이후, 열린 스위치는 원리에 따라

커패시터의 "충전" 상태가 계속 유지된다. 그러나 물리적인 커패시터는 평판 사이에

비이상적인 유전체를 포함하고 그것은 전류를 천천히 흐르게 해서 결국 저장된

에너지를 감소시킨다. 비이상적인 유전체는 커패시터의 평판을 병렬연결 함으로써

저항과 같은 모델이 될 수 있다.

커패시터 평판을 연결하는 등가저항의 값을 추정하는 방법을 고안한다. 시정수

측정을 위해 페이지 178의 그림 E.1에서 반감기 측정 기법을 고려한다. 스위치

컨트롤 입력을 DIO0와 DIO1에 연결하고 NI ELVISmx Digital Writer를 이용해서

수동으로 스위치를 조작한다. NI ELVISmx 오실로스코프를 이용해서 커패시터 전압을

나타내고, 오실로스코프의 한 채널만 사용할 수 있다는 것을 유념해라. 두 개의

오실로스코프의 채널은 myDAQ 아날로그 입력의 입력 저항의 영향을 상당히 줄일

수 있다. 왜냐하면 공통 아날로그-디지털 컨버터를 위한 채널간의 빠른 스위칭


때문이다


5.4 RL 회로의 응답 (5-5)

그림 5.5 회로는 인덕터가 부하저항 Rload에 회로의 전압 소스인 1.5 volt "AA" 배터리

(Vbatt)보다 높은 고전압 펄스를 생성하는 방법에 대해 설명한다. 고전압 펄스는 플래시

전구, 플래시 라이트, 심장 제세동기와 같은 예로 사용된다.

Rs 모델은 전자적 아날로그 스위치의 유한저항이고, Rw 모델은 인덕터의

유한권선저항이다.

1. 시간이 지난 후 스위치가 닫혀진 후의 부하 전압을 구하라.

2. 시간 t=0일 때 스위치가 열린 후의 v(t)의 방정식을 구하라.

3. v(t)의 최고값을 구하라. 배터리 전압 Vbatt와 비교해서 몇 배인가?

4. 스위치가 열린 시상수 τ 값은? –τ ≤ t ≤ 5τ 의 시간 범위 동안 v(t)의 그래프를

그려라.

구성요소 값은 다음을 이용하라:

ㆍRs = 16Ω , Rw = 90Ω , 그리고 Rload = 680Ω

ㆍL = 33 mH

ㆍVbatt = 1.5 V


1. 그림 5.5 회로를 구성하라. interactive 스위치 SPST(single pole, single throw)와

측정 프로브를 사용해서 긴 시간 동안 닫혀있는 스위치의 v를 구하라.

2. 전압 v(t)를 관찰하기 위해 오실로스코프를 연결하라. interactive simulation을

실행하고, 수직과 수평 방향의 적절한 양의 파형을 만들기 위해 오실로스코프의

설정을 조절하라. 스위치가 열릴 때 과도부분을 잡기 위해 에지 트리거링과

"normal" 트리거링 모드를 사용하라. 더 높은 분해능을 얻기 위해 interactive

simulation의 시간 단위 사이즈를 줄이고 싶으면 이 section의 끝에 있는

튜토리얼 비디오 링크를 참조하라.


Figure 5.5: 문제 5.4의 회로

3. v(t)의 최대값을 측정하기 위해 오실로스코프의 커서를 이용하라.

4. 페이지 177의 그림 E. 1에서 반감기 기법을 사용하여 시상수를 측정하라..


ㆍ2 채널 오실로스코프의 기본 조작:


ㆍ에지 트리거링으로 오실로스코프 화면의 안정화:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/d69zYYSEG7E

ㆍ2 채널 오실로스코프의 파형 커서 측정:


ㆍ이름으로 구성요소 찾기:

htp://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/5wlFweh4n-c



1. 페이지 173의 부록 D에서 Intersil DG413 quad analog switch 내의 normally-

closed 스위치 2를 이용하여 그림 5.5 회로를 구성하라. 페이지 174의 그림

D.1의 출력점 다이어그램을 참조하고 페이지 175의 그림 D.2에 따라 전원을

연결하라. 아날로그 스위치의 유한저항과 인덕터 권선저항의 간략한 모델을

위해 Rs 와 Rw를 위한 실제의 저항을 사용하지 마라. 페이지 164의 그림 B.2

회로에서 LM317 가변 전압으로 1.5 볼트 전압 소스를 생성하고 DG413 "Source

(입력)" 터미널에 연결하라. "Drain (출력)" 터미널은 인덕터에 연결하라.

다음에 따라 myDAQ와 DG413을 연결하라.

DIO0 (Digital 입력/출력 0)에서 스위치 2의 "Logic Control" (switch control)을

연결하라.

AI0 (Analog 입력 0)와 스위치 컨트롤 전압; AI0+에서 스위치 제어 전압 입력을

연결하고 AI0- 와 접지를 연결하라.

AI1(Analog 입력 1)와 전압 v(t); AI1- 와 접지를 연결하라.

출력으로 DIO0를 사용하기 위해 NI ELVISmx Digital Writer (NI ELVISmx Instrument

Launcher의 "DigOut")를 이용하라. 아날로그 스위치의 조작을 위해 Line 0의 버튼을

전환하라. 스위치가 닫힐 때 NI ELVISmx DMM 전압계로 v를 측정하라.

2. 스위치 컨트롤 전압을 AO0(Analog Output 0)로 변환하라. NI ELVISmx 함수

발생기로 스위치 제어 전압을 생성하라. 0에서 5 volts 사이의 사각파 스윙을

만들기 위해 사각파 모양을 선택하고 진폭과 오프셋을 조절하라. 아날로그

스위치의 연결 전에 정확한 설정 확인을 위해 오실로스코프의 파형을 관찰하라.

표현 가능한 적절한 양의 파형으로 전압 v(t)의 표시를 위해 NI ELVISmx

오실로스코프 설정을 조절하라. 에지 트리거링과 "Horizontal Position" 컨트롤의

조합을 사용하라. 당신은 "Acquisition Mode"에서 "Run Once" 그리고 "Run"

버튼을 좋은 궤적을 얻을 때까지 반복적으로 클릭함으로써 도움을 얻을 수

있다. 대안으로 타이밍 아웃으로부터 오실로스코프의 유지를 위해 사각파의


주파수를 올려야 한다. 약 (5τ)-1Hz 사각파는 스위치가 다시 닫히기 전 최종

값에 도달하기 위한 과도부분 전압을 허용한다.

3. V(t)의 최대값을 구하기 위해 오실로스코프의 커서를 사용하라.

4. 페이지 177의 그림 E.1 에서 반감기 기법을 사용하여 시정수를 측정하라.


ㆍ 디지털 라이터 (DigOut):


ㆍ 함수 발생기 (FGEN):





페이지 71의 그림 5.5 회로에서 스위치 모델인 Rs 저항과 인덕터 권선 저항 Rw

값은 실제 장비에서의 측정에 근거를 두고 있다. 그러나 당신의 장비 값과 꼭

필요하지는 않다.

당신의 아날로그 스위치의 저항을 측정하고 또한 인덕터의 저항도 측정하라.

당신이 측정한 값으로 이론적인 시정수 값을 다시 계산하라. 당신이 측정한 시정수

값과 이론 값이 얼마나 일치하는 지에 대해 서술하시오.

Chapter 6

RLC Circuits

6.1 초기값과 결과값 (6-1)

다음 페이지의 그림 6.1 과 같이 오랫동안 닫혀 있던 SPST 스위치를 t=0에 열었다. t=0-,

t=0, t=∞ 일 때, 회로 그림을 그리고, 아래의 수치들을 이용하 여 상태를 결정해라.

1. Vw(0), ic(0), and vc(∞)

2. IL(0), vI(0), and iL(∞).

다음 값을 이용하여라.

ㆍR1= 680 Ω, R2= 100 Ω, and R3= 100 Ω

ㆍRSW = 10 Ω and RW = 10 Ω L =3.3 Mh

ㆍC =0.1 µF

ㆍVS =4.7 V

그림 6.1 : 문제 6.1 의 회로

Chapter 6. RLC Circuits 70


상호적인 시뮬레이션을 위해 SPST 수위치를 이용한 그림6.1에 있는 회로를 입력해라.

Simulate → Interactive Simulation Settings 를 선택하고 “Maximum time step(TMAX)” 를

1e-006로 설정하여 회로에 필요한 해상도를 얻을 수 있다.

1. VC(t) 와 저항 R3를 통과하는 전압 그래프를 그리기 위해서 oscilloscope의 2개의 채널

에 연결한다. Capacitor의 전류 IC(t)를 구하기 위해서 R3 값으로 나눈다. 시뮬레이션을

시작하고 스위치를 열었을 때 oscilloscope를 2개의 파형이 명확하게 보이도록 조절한

다. Space bar와 함께 switch를 작동시킨다. Oscilloscope의 궤적을 쉽게 구별할 수 있

게 두 개의 다른 색깔을 선택한다. 스위치를 열기 바로 직전의 VC(0), IC(0)를 결정하기

위해서 측정 커서를 사용한다. 또 다른 측정 커서는 VC(∞)를 얻기 위해 사용한다.

T=∞ 는 회로가 정상상태에 도달한다는 의미이다.

2. VI(t) 와 저항 R2를 통과하는 전압 그래프를 그리고 위해서 oscilloscope의 2개의 채널

에 다시 연결한다. Inductor의 전류 IL(t)를 구하기 위해서 R2 값으로 나눈다. 2개의 파

형을 표시할 때 사용 했던 이전 단계의 요령을 다시 이용한다. 스위치 열기 바로 직전

의 IL(0), VL(0)값을 결정하기 위해서 측정 커서를 이용한다. 또 다른 측정 커서는 IL(∞)

를 결정하기 위해 사용한다.


ㆍ두 채널 오실로스코프의 기본동작:


ㆍ두 채널 오실로스코프를 이용한 웨이브폼 커서 측정:


ㆍ색깔에 따른 오실로스코프 추이를 구별:


71 Chapter 6. RLC Circuits


1. 그림 6.1의 회로를 다음의 요소들과 NI ELVISmx instruments를 이용하여 구성해라.

(Rsw와 Rw는 아날로그 스위치와 Inductor의 내부저항을 간단하게 모델링 한 것이므

로 실제로 놓지 않는다)

• 보통의 닫혀 있는 스위치 3은 부록 D 173 페이지에 설명되어 있는 Intersil

DG412 네개의 아날로그 스위치를 포함 하고 있다. 174페이지에 있는 핀 아웃

다이어그램 그림 D.1 과 175 페이지에 있는 사진 처럼 연결한 파워 그림 D.2를

추천한다.

• 4.7V의 소스는 5V와 DGND를 이용해서 생성된다. 회로의 부하 효과가 부하가

걸려있지 않은 5V의 소스를 대략 4.7V의 소스로 줄여준다.

• AO0(Analog Output 0)은 스위치2의 스위치 컨트롤 입력에 연결한다.

• AI0 (Analog Input 0)는 전류 검출 저항 R2에 흐르는 전압 또는 R3에 흐르는 전

류를 표현한다.

• AI1은 capacitor 전압 Vc(t) 또는 Inductor 전압 Vl(t)를 표현한다.

• 스위치 컨트롤 웨이브폼을 만들어내는 함수 생성기 : “Squarewave”를 선택하고,

peak-to-peak amplitude는 5V, 오프셋은 2.5V, 주파수는 1kHz로 설정한다.

• Oscilloscope를 이용하여 전류와 전압의 웨이브 폼을 관찰한다. Oscilloscope 세

팅 들을 전압 웨이브 폼을 논리적인 값으로 나타내기 좋도록 조정한다. Edge

triggering의 조합과 “Horizontal Position” 컨트롤을 이용해라. 좋은 궤적을 얻을

때까지 “acquisition Mode” to “ Run Once”를 설정하고 “Run” 버튼을 클릭하는

것을 반복적으로 수행하는 것이 많은 도움이 된다는 것을 알게 될 것이다.

2. Vc(t)와 Ic(t)를 표현할수 있는 Oscilloscope 연결들을 구성 하고. 커서 측정을 이용

하여 스위치를 열기 바로 전의, Vc(0), Ic(0)의 값과 Vc(무한대) 값을 결정해라.

3. Vl(t)와 Il(t)를 표현하기 위해 연결을 수정해라. 스위치를 열기 바로 전의 Il(0), Vl(0),

Il(∞)의 값을 측정 커서를 이용하여 측정하고 결정해라.



ㆍ함수 발생기(FGEN):


ㆍ오실로스코프:



6.2 직렬 RLC 회로의 자연응답 (6-3)

다음 페이지의 그림 6.2 회로 그림에서 오래전부터 닫혀 있던 SPST 스위치를 t=0에 연다.

1. t≥0일 때 Vc(t)를 결정하라.

2. 0≤t≤1 ms 구간에서 MathScript나 MATLAB과 같은 그래픽 툴을 이용하여 Vc(t)의 그

래프를 그려라.

3. 다음의 수치적인 값을 결정하라. 전 단계에서 만든 그래프 에서 Vc(t) 방정식 또는

커서 측정을 이용하여라.

• Initial voltage vC(0),

• Minimum value of vC,

• Maximum value of vC,

• Damped oscillation frequency fd = ωd/2π in Hz, and

• Damping coefficient α.

•

Use these component values:

• R2 = 220 Ω and R2 = 330 Ω

• L = 33 mH and C =0.01 µF

• Vsrc =3.0 V

NI LabVIEW 비디오 튜토리얼:

• 두 시간 함수 축:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/XQlAai1-YVc

• 축에서의 커서 측정:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/bgK1p5O6OXc


그림 6.2 : 문제 6.2의 회로


1. 그림 6.2에 있는 상호적인 시뮬레이션을 위해 SPST가 있는 회로를 입력해라.

Simulate → Interactive Simulation Settings를 선택하고 “Maximum time

step(TMAX)” 를 1e-007로 설정하여 회로에 필요한 해상도를 얻는다.

2. 0≤t≤1 ms 에서 Vc(t)의 그래프를 그리기 위해서 Oscilloscope에 두 개의

채널을 연결해라.

3. 커서측정을 이용하여 다음의 수치적인 값들을 결정해라.

• 스위치를 열기 바로 전의 초기전압 VC(0)

• VC의 최소값

• VC의 최대값

• Damped oscillation frequency fd in Hz, and

• Damping coefficient α

추가적인 Multisim 팁들:

• 커서를 이용한 시간사이의 반복 사이클의 정수값 측정을 이용하여 damped

oscillation 주파수를 측정해라; zero crossing은 구별하기 위해 가장 좋다. 반복 주기

T와, 이 값을 상호적으로 이용하여 반복 주파수를 결정해라.

• 다음 단계를 통해서 damping coefficient를 측정해라.


1. 과도응답이 시작된 후 첫 번째 peak에 커서를 위치 시킨다. Positive peak 또는

negative peak를 선택한다.

2. 두번째 커서를 첫 번째 peak이 발생하고 몇 사이클이 지난 후의 peak값에 위치

시킨다; 전단계에서 선택했던 peak과 같은 타입(positive or negative)을 선택한다.

3. V1에 첫 번째 peak의 전압 값을 기록한다.

4. V2에 두번째 peak의 전압 값을 기록한다.

5. 두 커서 사이의 시간 차이를 측정하고 T12에 기록한다.

6. α = ln(V1/V2)/T12를 계산해라.


• 두 채널 오실로스코프의 기본동작:


• 두 채널 오실로스코프를 이용한 웨이브폼 커서 측정:


• Grapher View의 최대 자취값 찾기:



1. 다음의 구성요소들과 NI ELVISmx instruments를 이용하여 그림 6.2에 있는 회로를

구성하라. (Rsw와 Rw는 아날로그 스위치와 Inductor의 내부저항을 간단하게 모델링

한 것이므로 실제로 놓지 않는다.)

• 보통의 닫혀 있는 스위치 3은 부록 D 173 페이지에 설명되어 있는 Intersil

DG412 네개의 아날로그 스위치를 포함 하고 있다. 174페이지에 있는 핀 아웃

다이어그램 그림 D.1 과 175 페이지에 있는 사진 처럼 연결한 파워 그림 D.2를

추천한다.

• 페이지 165의 그림 B.2에 있는 LM317 가변 전압을 이용하여 3.0volt의 소스를

생성한다.

• AO0(Analog Output 0)은 스위치 1의 스위치 컨트롤 입력에 연결한다.

• AI0(Analog Input 0)은 스위치 컨트롤의 전압을 표현하기 위해 스위치 1에 연결;

AI0+는 스위치 컨트롤 입력에 AI0-는 GND에 연결한다.

• AI1(Analog Input 1)은 커패시터 전압 Vc(t)를 표현한다..


• 스위치 컨트롤 웨이브폼을 만들어내는 함수 생성기 : “Squarewave”를 선택하고,

peak-topeak amplitude는 5V로 설정한다.

• Oscilloscope를 통해 스위치 컨트롤과 커패시터 전압의 파형을 관찰한다.

2. 스위치 컨트롤 파형과 Vc(t)를 0≤t≤1 ms 에서 나타내라. 전압 파형을 나타내기 좋은

논리적인 값으로 채워서 Oscilloscope 세팅들을 조정해라. Oscilloscope를 이용하여

전류와 전압의 웨이브폼을 관찰한다. Oscilloscope 세팅들을 전압 웨이브폼을 논리적

인 값으로 나타내기 좋도록 조정한다. Edge triggering의 조합과 “Horizontal Position”

컨트롤을 이용해라. 좋은 궤적을 얻을 때 까지“acquisition Mode” to “ Run Once”를

설정하고 “Run” 버튼을 클릭하는 것을 반복적으로 수행하는 것이 많은 도움이 된다

는 것을 알게 될 것이다. 자연응답이 대부분의 표현을 포함시키는 함수 생성기 주파

수를 선택해라.

3. 커서측정으로 다음의 수치적인 값들을 결정해라.

• 스위치를 열기 바로전의 초기전압 Vc(0)

• Vc의 최소값

• Vc의 최대값

• Damped oscillation frequency fd in Hz, and

• Damping coefficient α

참고 : 빠른 해석과 시뮬레이션 결과가 논의가 없을 것이라는 예상을 하지마라. 밑에

있는“Futher Exploration” 섹션에서 그 이유와 논의가 없는 결과에 이를 수 있는

단계에 대해서 배우는 것을 추천한다


• 함수 발생기(FGEN):






물리적인 inductor의 유한한 선 저항은 직렬 회로에서 전체의 저항에 상당한 영향을 미

친다. 사실, 물리적인 회로와 분석적인 시뮬레이션 결과 사이에는 큰 차이가 있다는 것을 알

게 될 것이다. Inductor 저항을 차지하고 있는 330옴의 저항을 줄이는 것을 시도 해 보고,

물리적인 회로와 수학적인 모델간의 더 가까운 일치값을 얻어보자.

Iniductor의 저항을 DMM 저항 측정기를 통해 측정하고 기록하자. 330옴 저항에 비해

몇 퍼센트의 값을 가지고 있는가?

다음으로, 10k의 전압계를 330옴 저항과 병렬로 연결한다. Inductor가 포함되어 있는 직

렬연결 조합의 저항을 측정해 보자; 회로의 다른 요소들의 연결은 끊어야 한다. 측정된 저항

이 330옴이 될때까지 전압계를 조정한다. 다시 전압계가 포함된 처음의 RLC 를 다시 연결

하자.

앞에서 실시한 커서 측정으로 초기전압, 최소, 최대값, damped 반복 주파수 그리고

daping codfficient의 측정을 반복해라. 물리적인 회로와 수학적인 모델 사이가 얼만큼 더 일

치해 졌는지 토론해 보자.


6.3 이차 회로에 대한 일반적 솔루션 (6-6)

1. 그림 6.3의 회로에서 vC(t)를 위한 미분 방정식을 전개한다. 방정식을 풀어서 t>0일때

Vc(t)를 결정한다. 인자(component)값으로 VS = 8 volts, RS = 680 Ω, C = 1.0 μF, L =

33 mH, RW = 90 Ω 을 이용한다.

2. MathScript or MATLAB 같은 툴을 사용하여 0에서 5ms의 vC(t)를 표시한다. 그래프를

그리는데 사용되는 스크립트의 하드카피을 포함한다.

3. 아래의 값들은 vC(t)를 결정한다

(a) 최대값

(b) 최종값

(c) Damped oscillation 주파수(frequency) fd = ωd=2π.

그림 6.3: 문제 6.3의 회로


• 두 시간함수 축:


• 한 축에서 커서 측정:





1. 현재 페이지의 그림 6.3의 회로를 problem statement에 나열되어 있는 같은

컴포넌트 값으로 입력한다. 1ms단위로 스위치를 열기 위해 펄스 전압 소스를

설정(configured) 함으로써 전압 제어 스위치(VOLAGE CONTROLLED SWITH)를

사용하여 전압펄스로 작동된다; 이 지연은 초기 트랜지션을 더 보기 쉽게

만든다.

2. Simulate → Analyses → Transient 분석을 통해 0에서 5ms의 vC(t)를 표시한다

3. 아래의 vC(t)값을 측정하기위해 Grapher View cursors를 사용한다.

(a) 최대값

(b) 최종값

(c) Damped oscillation frequency fd = ωd=2π.


• 펄스 전압 소스:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/RdgxVfR28C8

• 가변 전압 스위치:


• 과도응답분석을 통해 시간축위에 회로응답 그리기

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/waKnad_EXkc


1. 앞페이지 그림6.3의 회로를 다음의 요소와 NI ELVISmx instruments를 사용하여

설계한다. (이것이 인덕터의 유한 와이어 저항으로 단순하게 모델링 될 때 레지스터

RW를 배치하지 않는다.

• Intersil DG413 quad analog switch 에 포함된 Normally-open Switch 1은

173페이지 부록 D .포함한다 Intersil DG413 quad analog switch에 포함된

Normally-open Switch 1은 173쪽 부록 D에 기술되어 있다. 174쪽의 그림 D.1의

핀아웃 다이어그램을 참고하고 175쪽의 그림 D.2의 그림에 따라 파워를


연결하라.

• 8.0Volt 소스는 164쪽의 그림 B.2 LM317 가변 전압 회로와 함께 생성된다. 1.0 F

electrolytic capacitor 중요 : 접지를 위해 커패시터의 negative 터미널에

연결함으로써 커패시터의 적절한 극성을 관찰하라.

• Switch 1의 switch control input을 위한 AO0 (Analog Output 0)

• Switch 1의 switch control voltage를 보여주기위한 AI0 (Analog Input 0)

• AI0+를 switch control input에 연결시키고 AI0-를 접지에 연결 시킨다.

• 커패시터 voltage vC(t)에 보여주기 위한 AI1(Analog Input1)

• the switch control waveform를 생성하기 위한 Function Generator:”사각파” 선택,

5V peak-to-peak amplitude, 2.5 V 오프셋

• switch control과 capacitor voltage waveforms를 보기 위한 오실로스코프

2. 0부터 5ms의 vC(t) 표시

3. vC(t)를 위한 아래의 값을 측정하기 위해 oscilloscope cursor를 사용.

(a)최대값

(b)최종값

(c) Damped oscillation frequency fd = ωd=2π


• 함수 생성기(FGEN):





6.4 두 커패시터 이차 회로 (6-6)

1. 그림 6.4의 회로의 각각의 전압 v1(t) and v2(t)을 위한 미분방정식을

전개한다. T>0일 때 v1(t) 와 v2(t) 를 구하기 위해 방정식을 푼다. 요소 값은

Vs = 9 volts, R = 10 k Ω, C = 0.1 μF.

2. 같은 그래프에서 MathScript나 MATLAB과 같은 툴을 사용해 0부터

10까지의 v1(t)와 v2(t) 도표를 만든다. 좌표를 생성하는데 사용되는

스크립트의 하드카피을 포함한다

3. 각각의 노드가 최종 값의 50%의 전압에 이르는 시간을 측정한다.

4. t = 0 이후에 웨이브 폼의 특성상 차이점에 대해 논의하고, 이 차이점에

대한 설명을 제안한다.

그림 6.4: 문제 6.4의 회로


• 두 시간 함수 축:


• 한 축에서 커서 측정:




1. problem statement에 나열되어있는 값은 요소 값을 사용하여 이전 페이지에 있는

그림 6.4의 회로를 입력한다. 1ms마다 스탭 상태가 바뀌게 설정된 ABM 전압

소스나 펄스 전압 소스를 사용한 계단 함수 과 같은 전압 소스를 수행한다. .; 이

딜레이는 초기 전송을 보기 쉽게 만든다.

2. 0부터 10ms까지의 v1(t) 와 v2(t)를 Simulate → Analyses → Transient 로 도표를

만든다.

3. Grapher View cursor를 사용하여, 각각의 노드의 전압이 최종값의 50%에

도달할때를 측정한다.


• 펄스 전압 소스:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/RdgxVfR28C8

• ABM (Analog Behavioral Model) 전압 소스:


• 과도응답분석을 통해 시간축위에 회로응답 그리기:



1. 이전 페이지의 그림 6.4의 회로를 problem statement에 나열되어 있는 컴포넌트

값으로 입력한다. 사각파 모드로 설정된 NI ELVISmx Function Generator를 사용한

전압 소스를 수행한다. 단계별로 변환된 전압 VS u(t)을 비교하기 위해 함수생성기를

조절한다; 인터럽트 없이 ELVISmx Oscilloscope가 10ms 범위를 표시하기에 충분히

낮은 주파수를 선택한다.

2. 0부터 10ms의 같은 시간에서 v1(t)과 v2(t) 의 노드전압을 보여주자.

3. 노드전압 최종값의 50%에 다다랐을 때의 시간을 측정하기 위해 oscilloscope

cursors를 사용한다.







Chapter 7

AC Analysis

7.1 임피던스 변환(7-5)

다음과 같이 주어진 주파수로 그림 7.1의 회로 A-B 터미널의 등가 임피던스 Z 를 결정하라.

100 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, and 2000 Hz. polar form 으로 값을 작성하여라.

주어진 다음의 값을 이용하라.

• R2 = 100 Ω and R2 = 90 Ω

• C =1.0 µF and L = 33 mH

그림 7.1 : 문제 7.1의 회로


그림 7.2은 터미널 A-B에서 회로의 임피던스를 측정하기 위한 실험적 방법을 설명한다.

전압 소스는 다음 회로의 전압 V (t) 와 I (t)를 발생시킨다. 주어진 동작 주파수에서 회로의

임피던스는 Z = V / I 이다. 여기서 V와 I는 시간 도메인에서의 전압과 전류의 등가 위상

표현이다. V의 크기는 V (t)의 진폭과 동일하다. 마찬가지로, 전류 I 의 크기는 I (t)의 진폭과

동일하다. 전압 소스 진폭은 오실로스코프로 쉽게 측정할 수 있다. 하지만 전류 I 는 어떻게

Chapter7. AC Analysis 86

측정할까?

그림 7.2 : 문제 7.1의 회로

전류 I (t)의 입력 터미널은 저항 R2을 통해 흐르는 것을 관찰한다. 이 저항에 걸쳐

나타나는 전압 V1 (t)는 옴의 법칙에 따라 전류 I (t)에 비례하다. 따라서 전류는 I (t) = V1 (T)

/ R2 처럼 간접적으로 측정할 수 있다

임피던스를 측정하는 절차는 다음과 같은 단계가 필요하다 :

1. V(t)를 원하는 주파수에서 생성하기 위해서 사인 전압을 적용; 일반적으로 unit -

진폭 전압이 편리하다.

2. V(t)의 전압 크기 Vm(t)를 측정한다.

3. 전류 Im의 값을 구하기 위헤 R2에 걸쳐진 전압 크기를 측정하고 구해진 저항

R2으로 분배한다.

4. Vm/Im를 이용하여 임피던스 크기를 계산하고,

5. 다양한 정현파 사이의 시간 간격 Td를 측정하여 임피던스 위상을 계산한다; 정현파

주파수를 가지는 신호와 360도 이동된 주파수를 가지는 두 신호의 시간 차이를

변환한다. 전류파형이 전압파형보다 더 딜레이 된다면 phase sign 은 positive 하고,

그 반대로 전류파형이 앞선다면 phase sign 은 negative 이다.

87 Chapter7. AC Analysis

회로의 임피던스를 주파수 100 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz에서 측정하려면 위의

절차를 따라 실습하여라. 회로를 활성화 하기 위해서는 Simulate → Instruments →

Function Generator

순서로 사용하고 Simulate → Instruments → Oscilloscope 으로 두 전압 신호를 관찰한다.

유용한 팁:

• 전압과 전류의 쉬운 구분을 위해 두 개의 다른 색을 고른다.

• 측정의 정확성을 향상시키기 위해 특히, 가장 높은 두 개의 주파수 시뮬레이션의

시간 범위 간격을 증가한다: 1초당 최대 timestep 을 위해 Simulate → Interactive

Simulation Settings을 선택하고 1e-006을 입력한다.


• 두 채널 오실로스코프의 기본 동작:


• 색깔에 따른 오실로스코프 자취 구별:




• 함수 생성기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/CeOl6EzD-_c


NI myDAQ Measure

이전 Multisim 섹션에서 설명한 것과 같이 임피던스 측정 방법도 실제 회로에 대해 잘

작동한다. AO0에 NI ELVISmx 함수 발생기와 함께 회로를 활성화하고, AO0과 회로 사이에

OP-Amp 전압 플로워 을 배치한다; 전압 플로워는 최소 2mA, 전류 드라이브를 이용해

아날로그 출력을 높여야 한다. R2에 물리적 저항을 입력하지 마시오. 이 저항은 단순히

물리적인 인덕터의 유한 와이어 저항을 표현한 것이기 때문에 물리적 저항을 사용하지

않는다.

AI1에 전압 V (t)와 AI0에 저항 전압 V1 (t)를 표시하기 위해 오실로스코프를 사용한다.

주파수 100 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz에서 회로 임피던스를 측정한다.

유용한 팁:

• 자세한 TI TL072 dual op amp device 를 위해서 페이지 169에 있는 부록 C 를

참고하라. 함수 생성기는 peak-to-peak 전압으로 설정한다; 2개의 사인신호의 크기

정한다. 전압을 조절하여 출력되는 unit-amplitude sinusoid를 정한다.

• 파형아래에 있는 오실로스코프 “Display Measurements”은 전압파형의 peak to peak

크기를 나타낸다.

• 정확한 값을 확인하기 위해 적어도 2개의 cycle 화면을 나타낸다. 측정의 정확성과

안정성을 향상시키기 위해 더 많은 사이클을 표시하고 시간축을 셋팅한다.. 또한

진폭을 측정하기 위해 커서를 사용할 수 있다.(peak value).

• 사인그래프가 zero 라인에 걸치는 곳의 점 사이의 시간 차이를 측정하기 위해

오실로스코프 커서를 사용한다. 이 측정을 위한 정확한 두 sinusoids의 시간 변화

측정을 최대화 하기 위해서 시간축 값을 감소시킨다.

• 적당한 임피던스 phase의 sign을 결정하는 방법을 알아보려면 Multisim 섹션을

참조하라.







• OP-Amp 전압 플로워를 이용해 analog output (AO) 채널에 전류를 증가:



The NI ELVISmx Bode Analyzer instrument는 모든 측정단계 내에서의 주파수 범위를

제공하여 회로를 공부하는데 빠르고 효과적인 방법이다. The Bode Analyzer 는 AO0 에서의

받게 되는 사인 신호와 실제 회로에서의 AI0 값, AI1에서의 응답 값을 지원한다. The Bode

Analyzer는 펄스응답의 연속적인 주파수와 회로응답(“gain” and “phase”)의 그래프를

주파수의 함수로 지원한다. 이 방법은 이 문제에서 자주 사용되어 오던 전형적인 형태의

방법이다. 게인을 제공되는 회로응답의 비율을 그래프로 표현한다.

현재 V (t)는 "자극" 으로 작동하고 I(t)에 비례 전압은 "응답” 역할을 하기 때문에

myDAQ의 연결은 이전 섹션의 "이득" plot 에서의 설명에 따라서 임피던스 회로의 크기를

나타낸다. 간단하게 ohms의 임피던스를 구하기 위해서 R2의 값으로 "이득" plot를 곱하면

된다.

다음 값으로 설정하라:

• “start 주파수” = 10 Hz,

• “stop 주파수” = 10 kHz,

• “Peak Amplitude” = 1, and

• “Mapping” = Linear.

the Bode Analyzer 의 Step size 의 기본값을 5로 설정하고, plot이 곡선이 나타날

때까지 step size 를 증가시킨다. 그리고 그때 임피던스 곡선의 변화된 모습을 캡처한다.

지정된 주파수에서 특정 값을 읽을 수 있는 커서를 사용하여 이전에 구해진 값과

측정된 값을 비교할 수 있다.

주파수의 함수로서 임피던스 plot 은 주파수의 광범위한 회로 동작을 볼 수 있는 "birds

eye” 보기를 제공한다. 어떤 주파수 범위에 대한 회로가 유도되어 나타나는가? 어떤 범위가

전기 수용량을 나타나게 되나? 임피던스 값이 최대값에 도달하면 phase 에서 무엇을 관찰


할 수 있는가?


7.2 동등 회로s (7-6)

1. 그림 7.3에 있는 open회로/short회로 방법을 이용하여 A-B 터미널 회로 쌍에 있는

Thévenin 등가 회로를 구성하여라. 단일 요소(커패시터 or 인덕터) 와 직렬

저항으로 Th'evenin 임피던스 보이고, 동일 회로에 있는 모든 소자들의 값을

정하여라. 사인신호 Vs 는 3volts 크기로 하고 500Hz 주파수로 한다.

2. 사인신호의 주파수를 1100Hz 로 바꾸고 반복한다

3. 회로는 서로 다른 소스 주파수로 “change its personality”의 모습을 보이는가?

그렇게 나온 이유를 설명하여라.

다음 값들을 이용하라:

• R1 = 90 Ω and R2 = 100 Ω

• C =1.0 µF and L = 33 mH

그림 7.3: 문제의 7.2 회로



1. 앞페이지에 있는 그림 7.3의 회로에 AC 전압 소스를 연결해라. "교류 분석

magnitude"를 3 볼트로 설정하고 제로 값에서 기본값을 "AC 분석 단계" 로 둔다.

오픈 회로의 전압 크기 및 위상을 측정하기 위해서 Simulate→ Analyses → Single

Frequency AC Analysis을 실행한다. 다음으로 짧은 회로 터미널 쌍 A-B에 0.1 Ω의

저항을 연결하고 이 저항을 통해 단락 회로 전류의 크기 및 위상을 측정한다.

구해진 이 값으로부터 Thévenin 전압과 Thévenin 임피던스를 계산하라.

2. 1100Hz 에서의 open회로 전압과 닫힌 회로 전류를 구하기 위해 반복하라.

유용한 팁:

• 교류분석을 “출력" 탭에서 찾을 수 있도록 터미널에 연결된 네트워크의 이름을

만든다.

• "복잡한 숫자 형식" 옵션은 "크기 / 위상" 을 선택한다.


• 단일 AC주파수분석을 통해 페이저 전압을 측정:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/SwYCsoOwfUs

• 넷(net)이름의 디스플레이와 변경:



1. 이전 페이지의 그림 7.3의 회로를 구성한다 ; R2은 물리적인 인덕터의 유한 권선

저항이기 때문에 저항 R2은 포함하지 않는다. AO0의 전류 drive를 강화하고 전압

follower 의 출력을 사용하는 OP-Amp 전압 플로워를 만들어라. NI ELVISmx 함수

발생기로 사인 신호를 만든다. 위상 기준으로 전압 소스 Vs를 구하여, open회로의

전압크기와 phase를 측정한다. short 회로을 위해 터미널 쌍 A-B에 걸쳐 10 Ω의

저항을 연결한다. short회로의 전류의 크기 및 위상을 얻기 위해 측정된 저항과

전압분배에 걸린 전압을 측정한다. 이 값들로부터 Thévenin 전압과 Thévenin

임피던스를 계산한다.


2. 1100Hz 에서 open회로 전압과 short회로 전류를 구하기 위해 반복한다.

추가 유용한 팁:

• 함수 발생기를 “peak to peak” 전압에서의 진폭으로 셋팅한다. 이것이

사인함수의 크기의 2배이다. 볼트 진폭을 가진 정현파 수율을 위해 전압을

조정한다.

• NI ELVISmx 오실리스코프를 사용하여 AI0에 VS과 AI1에 터미널 A의 전압을

나타낸다.

• 파형 디스플레이 아래에 있는 오실로스코프 "디스플레이 측정" 패널은 파형의

peak to peak 전압을 측정한다. 측정이 정확한지 확인하기 위해 최소한 두

사이클을 나타내고 시간축을 설정한다. 측정의 정확성과 안정성을 향상시키기

위해 더 많은 사이클을 표시한다.

• 크기 측정(peak value)을 위해 커서를 사용할 수 도 있다.

• 진폭과 사인 파형의 위상을 측정하는 방법에 대한 자세한 내용은 페이지 179의

부록 F를 참조하라.






• OP-Amp 전압 플로워를 이용해 analog output (AO) 채널에 전류 증가:



7.3 위상 변이 회로s (7-8)

그림 7.4는 OP-Amp를 기반으로한 위상 변이 회로를 보이고 있다.

1. 여러 주파수에 대한 Vout의 크기를 일반적 표현법으로 표현하라. 힌트 : 순차적인 두

개의 기준 OP-Amp 회로를 보기.

2. 여러 주파수에 대한 Vout의 위상을 일반적 표현법으로 표현하라.

3. C를 0.1μF로 설정하고 모든 저항을 1.0kΩ으로 설정하라. Vout와 Vin가 같은 크기를

가질 때의 주파수를 hertz값으로 구하여라. 이 주파수에서 위상차는 얼마인가?

그림 7.4 circuit for problem 7.3


그림 7.4 회로에 문제 7.3의 소자 값들을 입력하라. Vin에 문제 7.3에서 계산된 값의 단

위 진폭과 주파수를 AC 전압 소스를 이용하여 인가한다. Vout의 크기와 위상을 계산하기 위

해 오실로스코프와 위에서 구하여진 값을 이용한다.

추가 유용한 팁 :

• AC _VOLTAGE를 이용한다. “Voltage (Pk)”를 1로 “frequancy (F)”를 문제7.3에서 구한

값을 설정한다.

• IMPORTANT : 실제적으로 첫 번째 스테이지의 출력전압의 안정화를 위하여 100kΩ

의 저항을 커패시터와 병렬로 연결한다.



• 두 채널 오실로스코프의 기본 동작:









• Simulate → Instruments → Oscilloscope 순으로 연결하면 Vin과 Vout를 동시에 볼

수 있다.

• 크기와 위상을 측정하기 위해 오실로스코프의 커서를 이용하고 사용법은 부록 179

페이지에 설명되어있다.


문제 7.3의 소자 값들을 이용하여 이전 페이지의 그림 7.4의 회로를 설계한다..

정현파 전압원(AO0)를 생성하기 위해 NI ELVISmx Function Generator를 사용한다.

; 주파수는 문제 7.3에서 계산된 값으로 설정한다. 그리고 Vin과 Vout의 마디전압을 측정하기

위하여 NI ELVISmx Oscilloscope를 사용한다.

추가 유용한 팁 :

• Function generator 의 진폭 컨트롤에서 “peak-to-peak”를 사용한다. 정현파의

진폭은 peak-to-peak값의 절반이다.

• IMPORTANT : 실제적으로 첫 번째 스테이지의 출력전압의 안정화를 위하여

100kΩ의 저항을 커패시터와 병렬로 연결한다.

• 위상의 크기를 계산하기 위해 오실로스코프의 커서를 이용하고 사용법은 부록 179

페이지에 설명되어있다.



7.4 위상 영역 분석 기법 (7-9)

그림 7.5의 회로는 1kHz에서 동작한다. VA와 VB에서의 마디전압을 측정하여라.

아래의 소자값들을 이용하라. :

• R2 = 4.7 kΩ, R2 = 3.3 kΩ and R3 = 2.2 kΩ

• C1 = 0.047 μF and C2 = 0.1 μF

• V1 = 9∠0˚ V and V2 = 3∠-90˚ V

그림 7.5 문제 7.4의 회로


VA와 VB의 전압의 크기와 위상을 측정하기 위하여 그림 7.5의 회로를 구성하고 AC

analysis를 실행한다.

자세한 정보:

• AC 전압 소스를 이용한다. “AC Analysis Magnitude”와 “AC Analysis Phase”값들을

지정된 전압원의 값으로 설정한다.

• 1kHz를 포함하는 범위의 주파수 대역을 표현 할 수 있도록 Simulate → Analyses

→ AC Analysis 의 순으로 구성한다.; 세로 크기를 선형으로 설정한 “선형”

스윕타입을 사용한다.

• 1kHz에서의 전압 크기와 위상을 측정하기 위하여 “Grapher View” 커서를 이용한다.



• AC분석을 통한 주파수 응답 측정:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/tgCPDBtRcso

• Grapher View에서 최대 자취값 찾기:


NI Multism 비디오 튜토리얼:

AC 분석기를 이용한 주파수 응답 측정:


Grapher View 에서의 최대 자취값 찾기


이전 페이지의 그림 7.5의 회로를 설계한다. 그리고 정현파 전압원을 생성하기 위하여

NI ELVISmx Arbitrary Waveform Generator를 이용한다. V1을 생성하기 위하여 AO0을 V2를

생성하기 위하여 AO1을 이용한다. VA와 VB의 마디 전압을 측정하기 위하여 NI ELVISmx

Oscilloscope을 이용한다. 위상을 측정할 때 참고할 전압으로 V1으로 잡는다.

추가 팁

• Arbitrary Waveform Generator의 sampling rate을 최대값 200kHz으로 설정한다.

• 각 출력 채널에 단위 진폭의 1kHzh 정현파 한 주기를 생성한다. 그리고 AO1

채널의 위상이 V2의 위상에 맞춰지도록 조정한다.

• Arbitrary Waveform Generator의 “gain”컨트롤을 지정된 전압원에 맞춰지도록

조정한다.

• 크기와 위상을 측정하기 위한 오실로스코프의 사용방법을 알기 위해 부록 F를

참고하라.

Chapter 8

교류 전력

8.1 주기적 파형 (8-1)

Merriam-Webster는 정류기를 교류를 직류로 전환하는 장비라 정의했다. 반파정류기는

파형의 음수영역을 ‘0’으로 변환시킨다. 전파정류기는 파역의 음수영역을 무효화

하고 , 이를 양수 영역과 동등하게 반전 시킨다 .

1 . 109 쪽 그림 8.1.에에 나타나는 3가지 기본 파형을 반파정류기와 전파정류기의

출력으로 나타내라.

2 . 각각의 6가지 정류파형에 대한 ( a )평균값과 ( b )실효값의 공식을

구하라 .

3 . Vm = 10 volts, T = 10 ms.일 때, 위에서 구한 공식을 계산하시오.

NI Multisim Measurement

1 . 아래 순서에 따라 1 0 9쪽 그림 8 . 1의 세가지 기본파형에 대한

반파 전파 신호를 생성하시오

함수 발생기를 이용하여 정류되지 않은 원래의 파형을 생성한다

함수발생기의 +터미널에 와이어를 연결하고 어떤 터미널과도 연결되지

않은 빈 공간을 더블클릭하여 와이어링을 마친다. Net name을 출력

시켜서 이 와이어의 net 값을 정의한다. 함수발생기의 common

터미널을 그라운드와 연결시킨다.

ABM Voltage 전원을 화면에 놓은 후 ‘-‘ 터미널에 그라운드를 연결한다.

그리고 함수발생기의 반파정류를 생성하는 ABM 전원을 만들기 위해서

positive(v(n)) (여기에서 n은 함수발생기의 출력 단자에 연결된 와이어의

값이다)를 ABM Voltage 속성의 Voltage value값에 입력한다.

Chapter8. 교류전력 100

다른 ABM 전원(이 또한 ‘-‘터미널을 그라운드와 연결시킨다.)을 놓고

Voltage value를 abs(v(n))으로 하여 전파정류를 생성한다.

SPDT(single-pole double-throw) 스위치를 놓고 ABM 전원 혹은 다른

오실로스코프와 연결하여 정류된 파형을 출력한다.

2. 정류파형의 평균값과 실효값을 출력하기 위해 측정 프로브를 놓는다. 각

정류파형의 평균값과 실효값을 정의한다.

부가 설명:

“Analog Behavior Modeling” (ABM) 전압원은 net 중 ‘n’값에 따라 반응하며

Voltage value 에 입력하는 함수 v(n)에 의해 변화한다.

Multisim 사용자 매뉴얼은 A B M 전원을 이용하여 할 수 있는 다양한

함수를 제공한다 . n i . c o m / m a n u a l s 사이트로 오셔서 검색창에

“M u l t i s i m U s e r M a n u a l ”을 입력하라 . 그리고 C h p a t e r 7 의

“M a t h em a t i c a l E x p r e s s i o n s ”를 보라

Simulate → Instruments → Measurement Probe 를 클릭하여 display 평균값

V(dc)와 평균값 V(rms) 를 출력한다.


net name들 바꾸기 및 표현하기:http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/0iZ-ph9pJjE

measurement probe를 이용한 RMS 및 평균값 측정:http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/OnK-Unld17E

measurement probe의 정확한 수치 설정:http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/GRO60XLgzHg

ABM (Analog Behavioral Model) 전압원:


101 Chapter8. 교류전력

NI myDAQ Measurement

1 . 임의의 함수 발생기를 이용하여 109쪽 그림 8,1의 3가지 기본 파형에 대한

반파정류와 전파 정류를 AO0에 생성하라.; 200kS/s 의 샘플링율을 이용하라.

생성되는 신호를 AI0를 이용하여 오실로스코프에 출력하라. 110쪽의 RC 회로를

이용하여 파형의 평균값을 추출하라. 그리고 이 회로의 출력을 AI1에 표현하라.

2 . A I 1의 웨이브폼 디스플레이 아래에의 커서 값 혹은 “R M S ”

인디케이터에 나타나는 두가지 정류파형의 평균값을 읽어보라 .

정류파형의 r m s 값을 측정하는 A I 0의 “R M S ”인디케이터값을

읽어보라 . 정확성을 보장하는 “R M S ”인디케이터의 값을 적어도

2주기에 걸쳐서 파형으로 출력하라 .

부가 설명 :

오실로스코프의 두 채널을 같은 volts per division으로 설정하라. 이 방법을

통해 RC회로의 출력(평균값)이 정류파형을 덮는것을 확인할 수 있다.

그리고 평균값이 파형의 중간값을 향하는 경향이 있음을 볼 수 있다.

중요: 전해 커패시터의 제대로 된 극성을 반드시 관찰하라. 커패시터는 양의

값보다 음의 값을 표현할 것이다.


임의의 파형 생성 (ARB):


오실로스코프 :



Figure 8.1: 문제 8.1의 파형


Figure 8.2: 파형의 평균값 추출을 위한 RC 회로


8.2 평균 전력 (8-2)

그림 8.3 회로는 1500Hz의 정현파 정상상태를 가동한다. 전압원의 진폭은 3V이다 . 전

압원으로부터 공급되는 평균 전력을 구하라 .

다음 값을 사용하라.:

R = 100 Ω,

C = 1.0 µF, L = 3.3 mH

Figure 8.3: 문제 8.2의 회로


그림 8.3에 AC_Voltage 소스를 입력하고, 문제에서 나타난 첨두치와 주파수를 설정하라. 전

압원과 전력을 측정하기 위해 Simulate → Instruments → Wattmeter를 배치하라.

Wattmeter는 정현파 정상상태의 평균 전력을 표현한다.



Wattmeter를 이용한 평균전력과 전력인자 측정:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/kYliPwbWInc


앞 페이지의 그림 8.3 회로를 만들어라. NI ELVISmx의 함수발생기를 이용하여 AO0에 회

로를 활성화 시켜라, 그리고 AO0와 회로 사이에 op amp 전력 플로워 를 배치하라. ; 전력

플로워 는 2mA 제한인 아날로그 출력의 전류 드라이브를 높이기 위해 필요하다.

NI ELVISmx 오실로스코프를 이용하여 전압원을 AI0에 표현하라. ; 이 전압은 위상 측정을

위한 정현파 참조를 제공한다. AI1의 저항을 지나는 전압을 표현하라, 그리고 이 전압이

전류원에 비례함을 알아라.

세가지 측정을 통해 평균 전력을 계산하라. : 전압 크기, 전류 크기 그리고 전압원과 전

류원의 위상차

부가 설명:

오실로스코프의 숫자형 디스플레이는 파형의 RMS 전압을 보여준다. 이 R M S

전압을 이용한 평균 전력을 구하는 적절한 방정식을 이용하라 .

오실로스코프의 숫자형 디스플레이는 또한 파형의 peak-to-peak 전압을

보여준다. 이 값의 1/2는 정현파의 진폭이다. 이 측정치를 선택하려면

진폭을 이용한 평균전력을 구하는 방정식을 이용하라.

179 페이지 그림 F를 참조하여 정현파의 진폭과 위상을 측정하는 법을

배워라


Op amp 전력 플로워 를 이용한 아날로그 출력 채널의 전류 증가 드라이브:




전력은 주파수와 연관된 전압원에 의해 전달된다.

1 . 오실로스코프 상의 전압원 전류를 관측하고 전류의 진폭을

최대로하는 전압원의 주파수를 조정하라 , 그렇게 함으로써 회로에

최대 전력을 제공하게 된다 . 평균전력이 최대가 되는 전압원

주파수 fmax를 기록하라 , 그리고 이 주파수에서 제공되는

평균전력을 계산하라 .

2. fmax 에서의 인덕터와 커패시터를 임피던스를 계산하라 . 이

소스로부터 제공되는 최대 평균전력과 관계된 임피던스들의 값을

설명하라

3. fmax 보다 높고 낮은 범위의 전압원 주파수를 조정하고 전압원과

전류원 사이의 위상차를 관찰하라 . 당신이 관찰한 내용에 대해

논의하라 .

8.3 복소전력(8-3)

그림 8.4 회로는 1000Hz의 정현파 정상상태를 가동한다. 전압원 진폭은 2.5V이다.

1 . . 네 가지 회로 구성요소인 SSRC , SR , SL , 그리고 SC를 이용하여

복소전력을 찾아라

2 . 위의 네가지 값을 이용하여 복소전력 관리를 시현하라 . 아래의

값들을 이용하시오 .

R = 100 Ω, C = 1.0 µF, L = 3.3 mH


그림 8.4: 문제 8.3의 회로


그림 8.4의 회로에 AC_VOLTAGE를 입력하라. 문제에서 명시된 진폭에 맞는 “AC

Analysis Magnitude” 매개변수를 정하라.

1 . 복소전력의 네가지 구성요소인 SSRC , SR , SL , 그리고 SC 를 정의하기

위해 Simulate → Analyses → Single Frequency AC Analysis 를 실행시킨다.

2 . 이 네가지 값을 이용하여 복소전력 보전을 실행하여라 .

부가 설명 :

The 단일주파수 AC 분석 시에 전원을 “P”라고 부른다. (평균 전력만을

의미한다.) 하지만 실제로는 복소전력 “S”를 계산한다.


단일 주파수 AC 분석을 통한 위상전압 측정:




이전 페이지의 그림 8.4 회로를 구성하라. NI ELVISmx 함수발생기를 AO0에 연결하고 회

로를 동작 시켜라, 그리고 AO0와 남은 회로 사이에 op amp 전력 플로워를 배치하라; 전

력 플로워 는 2mA 제한인 아날로그 출력의 전류 드라이브를 높이기 위해 필요하다.

NI ELVISmx를 이용하여 디바이스 전압을 AI0에 표현하라. AI1의 저항 R 을 지나는 전압

을 표현하라, 그리고 이 전압이 회로의 모든 디바이스를 지나는 전류에 비례함을 알아라.

1 . 아래의 순서에 따라 각각의 4개 회로소자에 대한 복소전력을

측정하라 .

오실로스코프의 숫자형 디스플레이에서 RMS 전압을 Vrms을 읽어라

오실로스코프의 숫자형 디스플레이에서 RMS 전류 Irms 를 읽어라 (저항 R에

대해 측정된 전압을 구분하라.)

오실로스코프의 숫자형 디스플레이에서 RMS 전류 Irms 를 읽어라. Measure

오실로스코프의 커러로 전압과 전류의 정현파 사이의 시간

이동을 측정하라 .

C위상각 φZ = φv − φ i (179쪽 Appendix F에 상세히 기술되어 있다.에 대해

시간이동을 변환하라

2. 이 네 가지 값에 대한 복소전력의 보존을 시현하라 .

부가 설명:

각각의 회로소자에 대한 전압과 전류의 수동부호규약을 관찰하라 : 양의

값을 가지는 전류를 양극성 터미널에 입력하라.

179 페이지 그림를 참조하여 정현파의 진폭과 위상을 측정하는 법을 공부하라.


Op-Amp 전력 플로워 에 대한 아날로그 출력(AO)의 전류 드라이브 증가:



8.4 교류 전력 (8-4)

다음 페이지에서 볼 수 있는 그림 8.5와 같은 전기회로는 산업용의 전동기와 발열체가 제조

하는 발전소에 연결되어있는 두 가지의 “축적 모형”라고 불린다. R1-L1과 R2-L2의 저항기/

인덕터의 조합은 모터의 공기저항과 자기장의 모델이다. R3은 열선륜의 모델이다. C는 역률

의 균형을 맞춰주는 장치다 – 콘덴서 뱅크와 높은 전력용량일 때 중요하다.

1. 보상되지 않은 부화의 역률을 알아내 보고, 비율에 전력 삼각형을 비율에 맞게

그리시오.

2. Load power factor 를 0.90 lagging 으로 개선하기 위한 Compensation capacitor C 의

값을 구하시오.

3. 사용이 가능한 역률 커패시터의 보상은 0.1 F, 1.0 F, 그리고 10 F 로 나누어져

있다; 장치의 보상가격은 커패시턴스가 높아질수록 함께 증가한다. 다음 중에서

보상가격이 가장 적은 C 를 구한다음에 역률과 전력삼각형의 보상된 부화 (비례에

맞음)의 값을 찾아라.

보기에 있는 값의 구성요소들을 써라:

R1 = 10 Ω, R2 = 100 Ω, and R3 = 100 Ω

L = 3.3 mH and L = 33mH

, 1 볼트 진폭과 2500 Hz 의 빈도 (실제의 산업용 모터는 백 개의 볼트

값에서와, 50Hz에서 60Hz값의 빈도 안에서 작동된다.)


다음 장 그림 8.5에 제시되어있는 회로를 AC_VOLTAGE 자료, 문제지에서 제시되어있는 최

대값과 주파수 를 사용해서 구성하여라. 역률 커패시터의 보상을 연결 및 풀기 위한 SPST


스위치를 배치하여라. 부화와 커패시터가 결합하는 역률의 값을 전력계를 연결하여 구하여

라.

중요: 상호적인 시뮬레이션의 최대 시간 단계를 줄이다. TMAX 를 1e-006초로 줄이다; 이와

같은 한도는 Simulate -> interactive 에서 찾을 수 있다.

그림8.5: 8.4 문제를 위한 회로

시물레이션 설정. 기본적인 시간 단계안에서 가동하는 주파수에서 주기당 포인트 샘플이 이

주어진 문제에서는 전력계가 정확한 역률을 측정하기에는 충분하지 않다.

1. 역률의 보상되지 않은 부화를 측정 (스위치 개방)

2. 보상 커패시터를 종사하도록 스위치를 닫는다.

3. 보상 부하의 역률을 측정한다.


평균전력과 역률을 전력계를 사용해서 값을 측정:




그림 8.5의 회로를 만든다. 다음과 같이 저항 과 는 지표에서부터 표기된 단순한 유한

권성 저항성 모델이기 때문에 같이 배치하지 말아야 한다. AO0에 NI ELVISmx 함수발생기를

이용해서 회로를 활성화시키고, AO0와 나머지 회로 사이에 Op amp의 전압 폴로워를 배치

한다; 전압 폴로워는 아날로그 출력의 전류 흐름을 2mA의 한도 이상까지 향상시킬 수 있다.

AI0에 부하 전압을 표기하기 위해 NI ELVISms 오실로스코프를 사용한다. Op amp

출력과 나머지의 회로 사이에10Ω 션트저항을 설치한다; AI1의 션트저항에 걸쳐있는 전압을

표시하고, 전압이 부하전류에 비례한다는 것을 인식해야 한다.

1. 역률의 보상되지 않은 부화를 측정

2. 회로에 선택한 보상 커패시터를 배치한다

3. 보상 부하의 역률을 측정한다.

추가 도움될 팁:

측정할 적절한 부하방향으로 흐르고 있는 양극전류 측정하기 위해 올바른 극성과

myDAQ AI1의 연결을 배치해야한다.

부하 전압과 전류위상의 차이값은 즉 = − 의 공식 cos 이 역률이라고 볼

수 있다.

사인파형의 위상을 측정하는 방법에 대한 자세한 내용은 176 쪽에 있는 부록 F 를

참조하길 바란다.


Op amp 전압 폴로워를 통해서 안날로그 출력 (AO)의 전류를 증가시킨다.




지속적인 장거리 전기 에너지의 유통 네트워크는 변압기에 의존한다. 수십만개의 전압을 강

화하면서 그 동시에 내무 낮은 단계로 전류를 감소시키기 위해서이다 – 전력은 전압과 전

류의 곱이기 때문에, 주어진 전력은 낮은 전압과 높은 전류나 높은 전압과 낮은 전류에 의

해 전달이 된다. 전류를 감소하면 전송와이어의 저항 손실이 감소하게 되고 또한 효율성을

높여준다.

전력의 보상은 유틸리티 고객의 장비에게 공급이 되는 전류의 양에 양향을 미친다.

1. RMS 전압과 전류를 오실로스코프에 표기되어있는 보상되지 않은 부하를 측정하고

기록하여라.

2. 보상된 부하도 위와 같은 방법으로 RMS전압과 전류를 측정하고 기록하여라.

3. 어떤 값들이 유지가 되어 있고, 어떠한 값들이 상당히 변했는지 토론하여라. 역률

커패시터의 보상의 값에 대해 설명하고, 에너지 전송 효율에 관해서도 토론하여라.

Chapter 9

주파수 회로의 응답과 필터

9.1 스케일링 (9-2)

다음 페이지에 있는 그림 9.1은 중심 주파수가ω = 1 rad/s 인 프로토타입 bandreject 필터

를 보여준다. 프로토타입의 구성요소의 값은 R = 1Ω, L = 1.817 H, and C = 0.5505 F

1. Bandreject 필터의 크기와 주파수 스케일링을 R’ = 100 Ω 와 L’ = 33 mH 의 값으로

적용해서 구하라.

2. Bandreject 필터 스케일링의 중심 주파수를 헤르츠 단위로 구하라.


1. 이전에 계산했던 스케일링 컴포넌트 값을 사용해서 다음 장에 있는 그림 9.1 의

회로를 입력하시오. 1V 로 설정한 “AC 전압 크기분석”을 AC_VOLTAGE 의 소스로

필터입력을 작동하여라.

2. 필터의 주파수 응답(frequency response)을 100Hz에서 10kHz사이의 범위 내에서의

그래프를 Simulate → Analyses → AC Analysis 으로 그려라. 완만한 그래프를 만들기

위해 “수직 스케일링”을 “선형”으로 변경하고, “decade 당 지점의 수”를 증가시켜라.

커서를 사용하여 필터의 중심 주파수를 식별하여라.

Chapter9. 주파수 회로의 응답과 필터 114

그림 9.1. 문제 9.1을 위한 회로


AC 교류 분석과 주파수 응답 측정



이전에 계산했던 스케일링 구성요소의 값으로 그림 9.1에 있는 회로를 만들어라. Op amp 전

압 폴로워로 인하여 강화된 AO0의 필터 입력을 작동하여라. AI0의 필터입력과 AI1의 필터

출력으로 모니터링 및 감시하여라.

115 Chapter10. 라플라스 변환 분석 기법

1. ELVISmx 보드 분석기로 100Hz 에서 10kHz 의 범위 안에서 필터의 주파수응답을

그래프로 그려라. “매핑” 을 “선형”으로 변형하고, 완만한 그래프를 그리기 위하여

“계단형”을 증가하여라. 커서를 사용하여 필터의 중심 주파수를 식별하여라.

2.


보드 측정기:


Op amp 전압 폴로워를 통해서 안날로그 출력 (AO)의 전류를 증가시킨다:



NI 멀티심은 NI myDAQ와 동시에 ELVISmx측정기기의 시뮬레이션 측정값을 비교한다. 밑에

비디오 강좌링크를 이용해서 ELVISmx 보드 측정기로 볼 수 있는 측정 주파수에 대하여 알

아보고, 다음 문항을 수행하여라.

1. 이전에 계산했던 값으로 스케일링 구성요소를 사용하여 이전 페이지에

제시되어있는 그림 9.1 와 같이 시뮬레이션과 실제 회로의 주파수 응답을 그래프로

그려라. 두개의 그래프를 비교하고 유사점과 차이점에 대하여 설명하여라.

2. 시뮬레이션 회로는 물리적인 회로의 예제이며, 모든 실제 회로의 현상을 구현할 수

없다. 수많은 가느다란 작은 회로들로 뒤엉켜 형성되어있는 인덕터를 생각해보면,

이로 인하여 동시에 작지만 상당한 양의 저항을 측정하여 구성될 수가 있다. 다음,

myDAQ DDM 을 사용하여 인덕터의 저항을 구하고, 구한 값으로 저항기를

계열식으로 인덕터의 멀티십회로에 배치하여라. 시물레이션을 다시 실행해 보아라.

두 개의 그래프결과를 비교하고 유사점과 차이점에 대하여 설명하여라.



같은 측정기기안에서 멀티심 시뮬레이션과 myDAQ 의 값을 결합하여라 – 보드

분석기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/3UmTmUj4h1g

9.2 보드 그래프 (9-3)

1. 그림 9.2 에 표시되어있는 H( ω )의 필터 회로를 구하여라. 완성된 결과를

보드그래프에 적합한 양식으로 작성하여라.

2. 전압전달 함수를 진동주파수 헤르츠 단위로 표기하기 위해 ω = 2π f 로 대체하여라.

3. 보드 위치를 생성하고, 진동 주파수 f 를 독립변수로 사용하여 H(f)를 위한 그래프를

그려라. 다음 구성요소를 사용하여라: R1 = 3.3kΩ R2 = 10kΩ, C1 = 0.01 μF, and C2 =

0.1μF.

4. 보드 그래프를 점검하여 다음과 같은 필터회로 특성을 구하여라.

A. 크기 및 위상에 대한 낮은 주파수 점근선

B. 크기 및 위상에 대한 높은 주파수 점근선

C. 코너 주파수 (이 필터 회로는 두 가지의 주파수가 있다)


그림 9.2 9.2 문제를 위한 회로


1. 이전페이지에 제시되어있는 그림 9.2 의 필터 회로를 입력하여라. “교류분석 크기”를

1V 로 맞춘 상태의 AC_VOLTAGE 로 필터 입력을 작동시켜라. 세가지 터미널 op

amp 모델 OPAMP_3T_VIRTUAL 을 사용하여라.

2. 필터의 주파수 응답(frequency response)을 100Hz에서 10kHz사이의 범위 내에서의

그래프를 Simulate → Analyses → AC Analysis 으로 그려라. Vertical Scale”을

“Decibel”로, “Sweep Type”을 “Decade”로 설정하여 주파수에 대한 표준 보드 선도를

생성한다. 필요에 따라 “Number of points per decade”를 증가시켜 완만한 커브가

나타나도록 한다.

3. 주파수 응답그래프를 커서와 함께 점검하며 다음과 같은 필터회로 특성을 구하여라.




C. 코너 주파수; 점근선상에서 크기가 3 dB 변화하는 지점을 측정하여라.


주파수 응답을 AC 교류 분석으로 측정하여라:



1. 이전에 표기된 그림 9.2 를 참고하여 필터 회로를 만들어라. AO0 의 필터입력으로

작동시켜라. AI0로의 필터입력과 AI1 로의 필터출력을 모니터 및 감시하여라.

2. ELVISmx 보드 분석기로 10Hz 에서 10kHz 의 범위 안에서 필터의 주파수응답을

그래프로 그려라; 다음과 같은 주파수 범위는 분석과 시뮬레이션으로 구한 값과

3. 비교하면 마지막 단위를 생략한다. 완만한 그래프를 표기하기 위하여 “Steps”를

증가시킨다. 중요: “Peak Amplitude” 를 1 Volt로 설정하여라.

4. 주파수 응답그래프를 커서와 함께 점검하며 다음과 같은 필터회로 특성을 구하여라.



C. 코너 주파수; 점근선상에서 크기가 3 dB 변화하는 지점을 측정하여라.

부가 설명:

어떠한 필터의 낮고 높은 주파수의 위상 점근선은 항상 90°도배수의 정수이다.

만약 위상 그래프가 충분한 완곡이 그려지지 않는다면, 간단히 90°도 배수에

근접한 값으로 측정한다.


보드 측정기:




밑에 링크로 제시되어있는 비디오 강좌를 통해서 ELVISmx 보드 측정기를 사용하여 시뮬레

이션과 측정 주파수의 응답을 동시에 표기할 수 있는 방법을 사용해 보아라. 측정된 위상

응답을 시뮬레이션 응답에 덮어씌우기 위해 “Op-Amp Signal Polarity”를 “Inverted”로 변경하

여 설정하는 경우도 있다. 두 그래프의 공통으로 허가가 되는 부분과 문제점이 될 수 있는

부분을 분석하여 토론하여라.


같은 측정기기안에서 멀티심 시뮬레이션과 myDAQ 의 값을 결합하여라 – 보드

분석기:


9.3 필터차수 (9-5)

그림 9.3의 필터회로는 R = 1.0 Ω k and C = 1.0 μF.

1. 표준식 H(ω ) = Vo/Vi을 구한다.

2. 식 H(ω )에 ω = 2π f를 대입하여 헤르츠 단위의 진동주파수

f에 대한 식으로 대체 한다.

3. H(f)의 크기와 위상에 대한 스펙트럼 플롯을 생성한다.

4. 차단주파수 fc를 구한다.


그림 9.3: 문제 9.3의 회로


1. 그림 9.3 회로를 입력한다. “AC Analysis Magnitude”를 1 V로 설정하여 필터 입력

AC_VOLTAGE 를 동작시킨다.

2. Simulate → Analyses → AC Analysis에서 1 Hz에서 10 Hz까지의 범위에서 주파수 응답을

나타낸다. “Vertical Scale”을 “Decibel”로, “Sweep Type”을 “Decade”로 설정하여 주파수에

대한 표준 보드 선도를 생성한다. 필요에 따라 “Number of points per decade”를 증가시켜

완만한 커브가 나타나도록 한다.

3. 커서를 사용하여 차단 주파수 fc(주파수 크기가 3 dB 변화하는 지점)를 측정한다.


AC 분석으로 주파수 응답 측정



1. 이전 페이지의 그림 9.3 회로를 구성한다. 필터 입력을 AO0로 하여 동작시킨다.

필터입력 AI0과 필터출력 AI1을 관찰한다.

2. ELVISmx Bode Analyzer를 사용하여 1 Hz에서 10 kHz까지의 범위의 주파수 응답을

나타낸다. 필요에 따라 “Steps”를 증가시켜 완만한 커브를 나타낸다.


3. 커서를 사용하여 차단 주파수 fc(주파수 크기가 3 dB 변화하는 지점)를 측정한다


보드 분석기:



이 동작을 보다 직관적으로 느끼기 위해 Bode Analyzer의 출력을 들어보자. 48 쪽 그림 4.3

과 유사하게 AO0 AGND를 헤드폰에 연결한다.; 최상의 조건에서의 청취를 위해 필터의 출

력을 오른쪽과 왼쪽 채널 모두 연결한다(오디오 플러그의 중간 고리로 오른쪽 채널 신호를

가져온다.). 청취해 본 느낌을 논의해보자.

중요- 청력이 손상되지 않도록 주의하십시오!

이어폰을 끼고 있는 동안에는 회로 연결을 절대 건드리지 마시오. 예기치 않은 회로의 단락

으로 인해 매우 큰 소음이 발생할 수 있다. 또 다른 방법으로, 증폭기의 출력을 스피커나 이

어폰을 일정거리 떨어트려 들을 수 있다.

9.4 캐스캐이드 능동 필터 (9-7)

전화선은 원활한 음성 통화를 위해 충분한 밴드폭 (3 kHz)을 공급한다. 하지만 사람의 귀는

그보다 더 넓은 밴드폭 (20 Hz ~ 20,000 Hz)을 갖는다.

1. 전화선을 모방하기 위한 능동 대역 통과 필터를 다음의 제한사항을 고려하여

설계하여라.

(a) 1차 능동 저역필터와 1차 능동 고역필터를 직렬연결한다.

(b) 코너 주파수를 300 Hz에서 3.0 kHz까지로 설정한다.

(c) 대역통과 게인을 0 dB로 설정한다.


(d) 1.0 kΩ에서 100 kΩ 범위 내에서 저항을 선택한다.

(e) 159쪽 Appendix A의 목록에서 선택한 총 4개의 고정 저항과 2개의 고정 커패시터를

사용한다.

완성된 설계를 회로도로 그리시오.

2. 다음 값을 계산하여 완성된 설계에서의 성능을 예상하시오.

(a) 저주파 통과 대역 코너 (Hz)

(b) 고주파 통과 대역 코너 (Hz)

(c) 통과대역 게인 (dB)


5. 설계한 대역통과 필터를 입력한다..

6. Simulate → Analyses → AC Analysis에서 20 Hz to 20 kHz 범위의 음향 주파수의 필터

응답을 나타낸다. “Vertical Scale”을 “Decibel” 로, “Sweep Type”을 “Decade”로

설정하여 주파수 응답에 대한 표준 보드선도를 생성한다.

7. 다음 값들을 측정하여 설계한 필터의 성능을 평가한다.

(a)저주파 통과대역 코너 (Hz, 커서를 -3.0 dB로 옮기고 주파수 값을 읽는다.)

(b)고주파 통과대역 코너 (Hz)

(c) 통과대역 게인 (dB)


AC 분석을 통한 주파수 응답 측정:


특정 값으로 커서 설정법:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/48sQja58I10


1. 대역통과필터를 구성한다. 필터 입력 AO0을 동작시킨다. 필터 입력 AI0와 필터 출력

AI1을 관찰한다.


2. 20 Hz에서 20 kH의 음향 주파수 범위의 주파수 응답을 ELVISmx Bode Analyzer를

사용하여 나타낸다. 필요에 따라 “Steps”을 증가시켜 완만한 커브가 나타나도록 한다.

3. 커서로 다음 값들을 측정하여 설계한 필터의 성능을 평가한다.

(a) 저주파 통과대역 코너 (Hz, 커서를 -3.0 dB로 옮기고 주파수 값을 읽는다.)

(b) 고주파 통과대역 코너 (Hz)

(c) 대역통과 게인 (dB)

추가 도움말:

주파수를 묶은 좁은 범위의 주파수를 스위프하고 스위프 단계를 증가시켜 고주파와 저주파

코너를 더 정밀하게 구할 수 있다.


보드분석기:



설계한 전화선 에뮬레이터의 음향 효과를 들어보자:

1. AO0 연결을 제거한다.

2. NI myDAQ 구성품에 포함된 3.5 mm 스테레오 오디오 케이블을 사용하여 오디오

플레이어의 출력단을 설계한 필터의 입력단에 연결한다; 테스트 리드를 사용하여

왼쪽 채널을 48쪽의 그림 4.3과 유사하게 연결한다.

3. 필터에 출력단에 헤드폰을 연결한다; 최상의 조건에서의 청취를 위해 필터의 출력을

오른쪽과 왼쪽 채널 모두 연결한다(오디오 플러그의 중간 고리로 오른쪽 채널

신호를 가져온다.).

4. 설계한 필터를 통과시켜 음악을 재생한다.


5. 일시적으로 고역필터 커패시터를 단락하거나 저역필터 커패시터의 연결을 끊어

‘필터링 된’음악과 ‘필터링 되지 않은’음악을 비교한다. 청취한 느낌을 논의해보자.

중요 – 청력이 손상되지 않도록 주의하십시오!

이어폰을 끼고 있는 동안에는 회로 연결을 절대 건드리지 마시오. 예기치 않은 회로의 단락

으로 인해 매우 큰 소음이 발생할 수 있다. 또 다른 방법으로, 증폭기의 출력을 스피커나

이어폰을 일정거리 떨어트려 들을 수 있다. 좀더 정교한 값을 얻기 위해 전화선 에뮬레이터

를 my DAQ DIO 디지털 출력에서 편리하게 연결, 분리할 수 있는 DG413 아날로그 스위치

를 사용한다. 단일 회선 제어를 위해 하나의 오픈 스위치와 하나의 닫힌 스위치를 통해서

필터를 종사/해체 한다.

Chapter 10

라플라스 변환 분석 기법

10.1 s-영역 회로 분석(10-7)

1. 다음 페이지에 있는 그림 10.1의 회로에서의 전압을 결정하라. t=0에서는 스위치가

열려있고 그 이후 오랜 시간 동안 스위치가 닫혀 있다. 아래에 주어진 소자의 값을

활용하라. Vsrc = 8V, R1 = 470Ω, R2 = 100Ω, Rw = 90Ω, C = 1.0μF, and L = 33mH.

2. MathScript나 MATLAB을 이용해서 0과 5ms 사이의 전압그래프를 그려라. 그래프를

그리기 위해 사용된 스크립트를 포함해라

3. 다음의 전압값을 결정하라.

(a) 최초값 v(0)

(b) 최종값 v(t)

(c) 최소값 v(t)

(d) 최소값 v(t)일 때의 시간


ㆍ 2개의 시간함수를 그리기:


ㆍ 그래프에 커서 측정을 가져오기:


Chapter10. 라플라스 변환 분석 기법 126

그림 10.1: 문제 10.1의 회로


1. 문제에 열거된 소자의 값을 사용해서 그림 10.1의 회로를 해석해라. 1ms에 스위치를

열기 위해, VOLTAGE_CONTROLLED_SWITCH에 의해 작동하는 PULSE_ VOLTAGE를

삽입해라. 이 지연은 초기 변화를 보기 쉽게 만든다.

2. Simulate -> Analyses -> Transient 를 사용해서 0과 5ms 사이의 y(t)를 그려라.

3. V(t)의 값을 측정하기 위해 Grapher View cursor를 사용해라

(a) 초기값 v(o)

(b) 최종값 v(t)

(c) 최소값 v(t)

(d) v(t)가 최소일 때의 시간

문제에 도움이 되는 팁:

Multisim 전압들은 접지를 기준으로 한 모든 노드의 전압임을 알고 있어야 된다.

그러나 문제에서 v(t)는 두 개의 노드 사이의 전압이다. R2의 양단에 이름이나

숫자로 표시한다. 변이 분석 셋업 패널의 “Out-put” 탭에 있는 “Add expression”


를 클릭하고 “v(pos)-v(neg)” 형태의 표현을 클릭한다. “v(pos)-v(neg)”에서 pos와

neg는 R2 의 양과 음의 극성을 나타내는 연결을 의미한다. 이 표현은 수학적으로

두 노드 전압의 차이를 나타낸다.


ㆍ 펄스 전압 소스http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/RdgxVfr28C8

ㆍ 전압으로 제어되는 스위치


ㆍ 회로 응답의 변이 분석을 시간 도메인으로 그리기


ㆍ net names을 표시하고 변화시키기



1. 다음 페이지의 구성요소와 ELVISmx instruments 를 활용해서 그림 10.1.의 회로를

구성한다.

173페이지의 부록 D에 있는 일반적으로 닫힌 스위치를 사용한다.

8.0V 전압 소스를 사용해서 164페이지 그림 B.2에 있는 LM317 전위

회로를 구성한다.

1.0μF 커패시터 중요: 커패시터의 적절한 극성을 관찰해라. 커패시터의

음 터미널을 접지에 연결한다.

AIO0를 “Logic Control” 입력에 연결한다.

AI0를 스위치 2의 스위치 컨트롤 전압에 표시한다. AI0+를 스위치 컨트

롤 입력에 연결하고 AI0-를 접지에 연결한다.

AI1을 v(t)에 표시한다.

스위치 컨트롤 웨이브폼과 V(t)를 보기 위해 오실로스코프를 사용한다.


2. 0에서 5ms 사이의 전압을 표시한다.

3. v(t) 값을 보기 위해 오실로스코프 커서를 사용한다.

(a) 초기값 v(0)

(b) 최종값 v(t)

(c) 최소값 v(t)

(d) 최소값일 때의 시간


ㆍ함수생성기 (FGEN):





이 문제에 있는 것처럼 스위칭 회로는 전력 공급기로부터 짧은 시간 동안 일반적으로 높은

전류를 요구한다. 이러한 높은 전류 펄스는 공급 라인에 스파이크를 야기할 수 있다.

이러한 스파이크는 연결된 기기의 적절한 역할 수행을 방해 할 수 있다. 전력 공급기와

접지 사이에 커패시터를 연결한 것은 다른 기기들을 위해 전력 공급 레일을 안정화시키기

위한 일시적인 전류의 로컬 공급을 제공한다.

1. LM317의 오실로스코프에 의해 Vsrc레일을 관찰한다. 이것은 8.0 V로 셋업 되어

있어야 된다. 전압 스파이크의 크기를 추정하고 8.0v의 %의 값을 표현한다

2. 10마이크로 F의 커패시터를 Vsrc레일과 접지에 연결해서 전력 공급 레일을

지속적으로 관찰하라. 커패시터를 스위칭 회로의 근접해서 위치시키고 이것의

극성을 관찰하라 그리고 전력 공급 레일의 안정성의 향상에 대해 논의하라.


10.2계단 분석(10-8)

1. 그림 10.2의 전이 함수 H(s) = Vo(s)/Vs(s)의 회로를 그려라. 그리고 심볼화된 값과

함께 간단화된 표준형의 전이 함수를 적어라

2. 라플라스 도메인에서 입력 vs(t) = 4u(t)에 대한 출력응답 vo(t)을 결정해라. 이 때

커패시터는 초기에 전자를 모두 내보낸다고 가정한다.

3. 0과 5ms 사이의 의 그래프를 MathScript나 MATLAB을 이용해서 그린다. 이때 R =

5.6kΩ, C = 0.1μF 이다. 그래프를 그리기 위한 스크립트를 포함 시켜라

4. vo(t)의 다음 값들을 결정해라

(a) 초기값 vo(0+),

(b) 초기값의 50%에 도달하는 시간

(c) 최종값


1. 다음 페이지의 그림 10.2의 회로를 같은 크기의 소자들을 사용해서 설계하라 그리

고 회로의 입력에 vs(t) = 4u(t)의 펄스 전압 소스를 연결하라. 펄스는 1ms의 초기 스

텝 지연을 가진다.

2. Simulate -> Analyses -> Transient 를 사용해서 0에서 5ms 사이의 vs(t)와 vo(t)를

같은 그래프에서 그려라.

3. V0(t)의 값을 측정하기 위해 Grapher Viewer cursor 를 사용함

(a) 초기값 vo(0+)


(c) 최종값.


그림10.2 문제 10.2의 회로


ㆍPulse voltage source:


ㆍPlot time-domain circuit response with Transient Analysis:



1. 문제에 있는 것과 같은 크기의 소자들을 사용해서 그림 10.2의 회로를 구성해라.

회로 입력에 AO0을 연결하고, 0-to-4 전압 스텝 전이를 형성하기 위해 10ms

주기의 ELVISms Function Generator를 사용해라. AI0와 함께 입력 전압 vs(t) 그리고

AI1과 함께 v0(t)를 관찰하라.

2. vs(t)과 v0(t)를 ELVISms 오실로스코프에 표시하라.

3. 다음을 관찰하기 위해 오실로스코프 커서를 사용해라.

(a) 초기값



(c) 최종값


ㆍ 함수생성기 (FGEN):





이 문제의 회로는 전역 통과 필터의 움직임을 보여준다. ELVISmx 보드 분석기를 회로의

주파수를 측정하기 위한 것으로 조정한다. myDAQ를 필요한 부분에 연결시킨다. 다음의

값으로 보드 분석기를 맞춘다.

Start frequency = 10 Hz

Stop frequency = 10 kHz

Steps = 10 per decade

Mapping = Linear

주파수 스윕을 실행한 이후 이득의 범위를 최소 0 최대 2로 정한다. 이러한 값들을 정하기

위해 숫자 값의 디스플레이의 위와 아래를 더블클릭한다. 응답에 대해 공부하고 아래의

질문에 대해 토의하라.

1. 왜 이 회로를 “all-pass”라고 부르나?

2. 위상응답의 일반적인 행동은 무엇인가? 더욱 자세하게 위상 변화의 최대와

최소값은 무엇인가?

3. 커서를 사용해 최대와 최소 위상 이동값 사이의 중간값을 측정한다. 당신이 분석

파트에서 유도 했던 전이 함수 H(s)의 임계 주파수를 이 주파수와 비교한다. 이 때

각 주파수와 오실레이션 주파수를 위한 것을 기억하라.


10.3. 전달 함수 및 임 펄스 응답(10-8)

그림 10.3 은 수동 하이패스 필터회로를 보여줍니다. 그 동작을 확인한 후(전달 함수),

특정한 출력 파형을 얻기 위해 입력파형을 설계하라. 일반성을 유지하기 위해 이 문제의 세

부분을 상징적으로 하라.

1. 회로의 전달 함수 결정 H(s) = Y(s)/X(s).

2. 회로의 h(t) 임펄스 응답을 결정하고 스케치.

3. 출력 파형 y(t)이 단위 스텝 함수u(t)가 되게 할 입력 파형 x(t)을 만들어라. 힌트: 먼저

H(s) , Y(s), X(s)에 관한 식으로 시작하라.

4. R = 10 kΩ 와 C = 1.0μF 의 경우 MathScript이나 MATLAB같은 툴을 사용하여 같은

그래프에 0~100ms의 x(t)와 y(t) 그래프를 그려라. 그래프를 그리기 위해 사용되는

스크립트의 하드카피를 같이 넣어라.

5. t = 50 ms일 때

x(t)와 y(t)를 구해라.



ㆍ ABM (Analog Behavioral Model) voltage source:


그림 10.3: 문제 10.3의 회로


1. 분석 섹션에 리스트된 같은 요소를 사용하여 전 페이지의 그림 10.3의 회로를 구현하라.

ARM 전압 소스와 회로 입력을 구동하라.

2. Simulate → Analyses → Transient 분석을 하여 0에서 100ms 사이의 x(t)와 y(t)를 같은

그래프에 그려라.

3. t = 50 ms에서의 전압 x(t) 와 y(t)를 측정하기 위해 Grapher View cursor를 사용하라.

이 문제에 대한 Multisim 추가 도움말:

다음 함수 중 하나 또는 그 이상을 합쳐 “Voltage Value”문자열의 ABM 전압소스를

만들어라.

– TIME – Time function t

– u(TIME) – Unit step function u(t)

– uramp(TIME) – Unit ramp function r(t)

– Standard math operators: +, -, *, and /


1. 분석섹션에 나열된 같은 요소값을 사용하여 마주보는 페이지의 그림 10.3의 회로를

만들어라.AO0에 회로 입력값을 구동하고 100ms의 주기의 파형 x(t)를 만들기 위해 ELVISmx

Arbitrary Function generator를 사용하라. 0출력상태로 돌아가기 위해 회로가 충분한 시간을

갖도록 마지막 주기가 되기 전에 전압을 0으로 둬라.



ㆍ Arbitrary Waveform Generator (ARB):


ㆍ Oscilloscope:

2. ELVISmx 오실로스코프에서 x(t) 와 y(t) 디스플레이하라.

3. t = 50 ms일 때 전압 x(t) 와 y(t)를 측정하기 위해 오실로스코프 커서를 사용하여라.


임펄스 함수 δ(t)는 입력전압 파형으로서 물리적으로 실현할 수 없다. 그러나 큰 값, 짧은

시간의 사각펄스에 의해 추정될 수 있다. 하지만 이것은 큰 값과 짧은 실행시간에

직사각형펄스에 근접 할 수 있다. 100ms 주기와 비해 아주 짧은 펄스를 가지고 10volt

펄스를 만들기 위해 ELVISmx Arbitrary Waveform Generator를 사용하라. 입력 파형과

오실로스코프에 나오는 회로의 출력 값(임펄스 응답의 근사치)을 보라. 관찰한 것과 회로의

h(t)로 먼저 계산할 것의 유사점과 차이점을 논의하라.

.


10.4 컨볼루션 적분(10-9)

그림 10.4 는 수동 저주파 통과 필터 회로이며 x(t)는 입력 전압 파형이다.

1. 임펄스 응답 h(t)를 생성하라; 그리고 다음 부분은 symbolic value로 해라.

2. 컨볼루션을 적분하여 회로 출력을 y(t) = x(t) * h(t)를 생성하라. 즉, 교재 내의 예제 10-

15의 Method 2를 사용하라. Symbol value사용하는 이 단계를 실행하라.

3. x(t)와 y(t)를 같은 그래프상에 0 ~ 100ms 범위로 MathScript 또는 MATLAB를 이용하여

그려라: R=5.6kΩ, C =1.0µF, A = 5V, t0 = 50ms. Script의 hardcopy를 포함하여 그래프를

그려라.

4. 다음의 시간으로 y(t)를 분석하라: 25ms, 50ms, 60ms.

그림 10.4: 문제10.4 의 회로 및 입력전압 파형


1. 문제에 나열된 같은 요소의 값들을 사용해 그림 10.4의 회로를 구현하라.

A=5 volts 와 t0=50 을 가지고 파형 x(t)를 만들기 위해 설정된 ABM_VOLTAGE 소스로 회



ㆍ ABM (Analog Behavioral Model) voltage source:


ㆍ Piecewise linear (PWL) voltage source:


ㆍ Plot time-domain circuit response with Transient Analysis:


ㆍ Arbitrary Waveform Generator (ARB):


로 입력 값을 구동하라. 그 대신에 PIECEWISE_LINEAR_VOLTAGE 소스를 사용하라.

2. Simulate →Analyses→ Transient 분석을 하여 0부터 100까지 같은 그래프에 x(t)와 y(t)를

그려라. 최소한 100 번의 점을 그리기 위해 최대 시간간격을 조정하라.

3. 25,50, 그리고 60 에서의 출력전압 y(t)를 측정하기 위해 Grapher View cursor를 사용하

라.

이 문제를 위한 추가 멀티심 팁들

다음의 함수를 활용하여 “Voltage Value” 문자열의 ABM전압소스를 만들어라

- TIME – Time function t

- u(TIME) – Step function u(t)

- Standard math operators: +, -, *, and /


1. 문제에 나열된 같은 요소 값들을 이용해 이전페이지의 그림 10.4의 회로를 구현하라.

AO0의 회로입력을 구동하고 A=5 volts, 그리고 t0=50 를 가지고 같은 그림에 있는 파형을

만들기 위해 ELVISmx Arbitrary Waveform Generator를 사용하라.

2. ELVISmx 오실로스코프의 x(t)와 y(t)를 나타내라.

3. 25,50, 그리고 60 에서 출력 전압 y(t)를 측정하기 위해 오실로스코프 커서를 사용하라.


Chapter 11

푸리에 분석 기술

11.1 푸리에 급수 변환 (11-2)

그림 11.1의 전압파형 v(t)를 보라.

1. 파형이 직류 또는 우함수, 기함수 인지를 결정하라.

2. 코사인/사인 푸리에 급수 변환을 구하라.

3. 2에서 구한 값을 크기영역으로 변환하고, n=0~5, A=10V, T=4ms인 크기 선스펙트럼

그래프를 그려라.


1. 그림 11.1의 전압 파형을 PIECEWISE LINEAR VOLTAGE source를 사용하여

만들어라. 문제에 제시된 크기와 주기를 이용하라.

2. Simulate → Analysis → Fourier Analysis 의 순서로 v(t)의 크기 선스펙트럼을 그래프로

나타내고 도표화하라.

(a) “Frequency Re솔루션 (fundamental frequency)” 의 매개변수를 전압 파형 v(t)의

초기 주파수 f0 에 부합하도록 설정하라.

(b) 나머지 매개변수의 기본 설정 값은 그대로 두어라.

그림 11.1: 문제11.1의 전압 파형

139 Chapter11. 푸리에 분석 기술


ㆍ 자주 쓰이는 회로 구성요소 찾기:


ㆍ Piecewise linear (PWL) voltage source:



1. myDAQ 아날로그 출력0을 아날로그 입력0에 연결하라. 즉, AO0를 AI0+, AGND를 AI0-에

연결한다.

2. ELVISmx Arbitrary Wave-form Generator를 포함한 전압 파형 v(t)를 생성하라. 문제에서

제시된 크기와 주파수를 사용하라. 샘플링 주파수는 200kS/s로 설정한다.

3. ELVISmx Dynamic Signal Analyzer(DSA)에 있는 v(t)의 전력 스펙트럼을 그래프로

나타내어라. 다음의 설정 값들에 부합하도록 패널 컨트롤을 신중하게 조정하라.

입력 설정:

(a) Source Channel = AI0

(b) Voltage Range = +/-10V

FFT 설정:

(a) Frequency Span = 10000

(b) Re솔루션 (lines) = 400

(c) Window = None

Averaging:

(a) Mode = RMS

(b) Weighting = Exponential

(c) Number of Averages = 5

Chapter11. 푸리에 분석 기술 140


Arbitrary Waveform Generator (ARB):


Frequency Display:

(a) Units = Linear

(b) Mode = Peak

Scale 설정:

(a) Scale = Auto

Cursor Settings:

(a) Cursors On = enabled

(b) Cursor Select = C1

4. 커서 1을 사용하여 크기 스펙트럼을 n=0~5까지 측정하라; 커서값 “dVpk 2”의 제곱근을

취해서 전압의 크기를 구하라. 중요: 0값으로 설정하기 위한 두 개의 스펙트럼 선 사이의

dVpk 2로 표시된 Position Cursor 2는 두 커서의 차이 값이고 Cursor2는 0 참조 값을 제공한

다.

부가 설명:

스펙트럼 선의 부근에 좋은 조정을 하기 위하여 커서 포지션 버튼을 사용하라; 버튼들은

DSA의 아래 중앙에 있는 두 개의 회색 다이아몬드이다.

가로주파수축 위의 상위 한계 값을 더블클릭하고 저 주파수 스펙트럼 선들을 더 자세히

보기 위해 하위 값을 선택하라. 자체적으로 값이 변하므로 “Frequency Span”값을 바꾸지 말

아야 한다.



ELVISmx Digital Signal Analyzer (DSA)는 주파수 영역 측정의 넓은 다양성을 보이는 정밀한

장비를 대표한다. 다음의 설정들로 실험하고 결과를 토론하라.

Averaging

1. Mode=Peak Hold를 선택하고 “Restart”버튼이 활성화됨을 확인하라. Mode=None도 설정

해보라.

2. Number of Average: 0을 포함한 다른 값들을 넣어보라.

Frequency Display:

1. Units=dB를 선택하라; linear display와 비교하여 logarithmic display에서 어떤 장점이 있

는가?

“FFT Settings”은 DSA의 핵심 역할을 하는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform) 계산을

제어한다. 이 임계 설정은 올바른 주기신호의 크기 스펙트럼을 얻기 위해 반드시 신중하게

선택되어야 한다. 먼저, DSA가 측정값을 얻는 방법을 익히고 다음의 설정으로 실험하라.

DSA는 “Frequency Span (fspan)”으로 구분된 기간“Frequency“ Re솔루션(lines)를 포함한 입력

신호의 스냅샷을 반복적으로 캡쳐한다; 시간 영역 기록은 frequency display 아래에 보인다.

현재 DSA FFT 설정으로부터 시간 길이를 계산하기 위해 순간을 기록하고 값이 실제로 시간

영역 좌표의 상위 한계와 일치하는지 확인한다.

캡쳐된 시간영역 신호가 integer multiple를 반드시 포함해야 하는 주기 신호를 측정할 때,

consequently 신호주기 T 로 분할된 R=fspan는 integer N이어야 한다. 주기신호 주파수 f0 가

1=T 이므로, frequency span은


0span

R ff

N ; (11.1)

로 손쉽게 계산될 것이다. fspan 은 Hz범위의 frequency span이고, R이 “lines”(sample points)

의 re솔루션, f0 은 Hz범위의 주기 입력신호의 초기 주파수, N은 캡쳐된 주기의 수이다.

N=10 회는 최상의 측정을 위한 좋은 시작점을 제공한다.

이제, 이 문제의 NI myDAQ에 관련된 이전의 문제와 일치시키기 위하여 DSA 설정들을 다

시 되돌려라. N값을 계산하라. 그리고 re솔루션 R(DSA는 5개의 re솔루션의 합을 제공한다)

로 가능한 다른 값들로부터 N값을 계산하라. DSA FFT re솔루션을 각각 다른 가능한 값으로

바꾸고, frequency spectrum display와 time-domain display에 나타난 변화를 확인해 보라. 특

히, 크기 선스펙트럼 값들이 변화되는 정도를 확인하라.

Re솔루션을 R=400 lines로 다시 설정하라. N=10.5, 즉, 끝에 고정된 10.5 주기를 포함하는

주파수 영역 기록에서 frequency span fspan 을 구하라. 이 값을 DSA에 통과시키고 크기 선

스펙트럼 값이 변화되는 정도를 확인하라.


11.2 회로 적용 (11-3)

A=5V, T=2ms 인 그림 11.2의 톱니 전압파형 vs(t)는 그림 10.2의 회로의 입력이 된다.

1. vo(t)의 푸리에 급수 분해능을 결정하라.

2. MathScript 또는 MATLAB을 사용하여 vo(t) 와 vs(t)의 그래프를 그려라.

(a) Time 0 ≤ t ≤ 5ms,

(b) Sum of nmax = 100 terms, 그리고

(c) 회로 성분 R=5.6kΩ, C =0.1µF.

“Gibbs phenomenon ringing”을 볼 수 있도록 충분한 시간 분해능을 사용하라.

3. 좌표로부터 vo(t)의 최대값을 구하고, t=0 이후에 발생된 처음 최대값을 구하라.

그림 11.2: 11.2의 전압 파형



1. 문제에 제시된 값들을 이용하여 그림 10.2 의 회로를 그려라. 제시된 크기와 주파수로 설

정된 사각전압 소스를 회로에 입력으로 주어라.

2. Simulate → Analysis → Fourier Analysis 의 순서로 vo(t)와 vs(t)를 그래프로 그려라. 출력

이 교류 정상상태가 되도록 하기 위해서 좌표 시간을 7ms로 연장시켜라. 부드러운 그래프

가 되기에 필요한 만큼 시간 포인트의 최소 개수를 증가시켜라.

3. Grapher View cursor를 사용하여 vo(t) 의 최대값을 구하고, t=0 이후 처음 최대값을 구하

라; 첫 주기 동안의 초기응답동작은 무시한다.


1. 문제에 제시된 값들을 이용하여 그림 10.2 의 회로를 생성하라. 회로 입력 AO0을 연

결하고 ELVISmx Arbitrary Waveform Generator을 이용하여 그림 11.2의 톱니 파형을 만들


시간의 두 함수를 그래프로 그리기


그래프에 커서 측정값 얻기



일반적으로 사용되는 회로 구성요소 찾기


과도응답 분석을 하는 시간영역 회로 응답 그래프 그리기



어라. 크기와 주파수는 문제에 제시된 값을 이용한다. AI0와 연결된 입력 전압 vs(t)와 AI1과

연결된 출력전압 vo(t)를 눈으로 확인해보라.

2. ELVISmx Oscilloscope 의 vs(t) 와 vo(t)를 나타내라.

3. 오실로스코프 커서를 이용하여 vo(t) 와 t=0 이후의 처음 최대값을 측정하라.

11.3 푸리에 변환(11-5)

1. 그림 11.3 의 사각파의 푸리에 변환을 구해라.

2. 다음 순서대로 MatheScript와 MATLAB을 가지고 진폭 스펙트럼 |F(ω)|를 그려라:

(a) 진동수 0≤f≤4000 (각진동수를 교류진동수로 바꿔라)

(b) A=10

(c) τ=1,2, 그리고 4 (뚜렷한 3개의 그래프를 그려라)

3. 3개의 그래프 각각에 있는 첫 번째 null에 발생하는 진동수를 구하라.

4. 사각파의 너비와 크기 스펙트럼의 메인 로브 너비와의 관계를 논하라


Arbitrary Waveform Generator (ARB):




자주 쓰이는 회로 구성요소 찾기:


그림 11.3 : 문제 11.3 의 사각파형


1. PULSE_VOLTAGE 소스로 회로를 구현하라. 주기는 100 이다; 그림 11.3에서 A=10 인

pulse를 만들기 위해 필요한대로 남은 매개변수를 결정하라. 펄스가 t=0에서 시작되도록 오

른쪽으로 이동해야 한다. 이 이동은 진폭스펙트럼에 영향이 없다.

2. τ=1,2, 4 의 경우에 f(t)의 크기 선스펙트럼을 그려라. (3개의 그래프를 그려라) 다음 매

개변수 값으로 입력하라.

“Frequency Re솔루션 (fundamental frequency)” = 10 Hz,

“Number of harmonics” = 400,

“Display” = “Graph,” and

“Vertical scale” = “Linear.”

3. 3개의 그래프 각각에 첫 번째 null 이 일어나는 곳의 진동수를 결정하라



1. 다음과 같이 myDAQ와 ELVISmx 장비를 설정하라

(a) myDAQ 아날로그 출력 0 을 아날로그 입력 0에 연결하라. 즉, AO0를 AI0+에, AGND를

AI0-에 연결하라

(b) 사각파모드로 ELVISmx 함수생성기로 f(t) 사각펄스를 만들어라. 진동수를 10로 해

라. 이전 페이지의 A=10 인 그림 11.3의 펄스 파형과 일치되도록 진폭과 직류 offset

controls을 조정하라.”Duty Cycle”control을 가지고 펄스폭을 컨트롤하라.

2. τ=1,2 그리고 4 인 경우 ELVISmx Dynamic Signal Analyzer(DSA)의 f(t)의 파워스펙트럼

을 그려라. 다음 세팅에 맞도록 패널컨트롤을 조정하라.

FFT Settings:(a) Frequency Span = 4000

(b) Re솔루션 (lines) = 400

(c) Window = None

Averaging:(a) Mode = None

Frequency Display:(a) Units = Linear

(b) Mode = Peak

Scale Settings:(a) Scale = Auto

3. 3개의 그래프 각각에 첫 번째 null 이 일어나는 곳의 진동수를 결정하라



1. 진동수 스펙트럼 그래프는 보통 그에 해당하는 시간도메인의 그림보다 훨씬 더 dynamic

range를 가진다. 가장 넓은 사각 그래프(τ=4)의 경우 만든 DSA 그래프 특히, 첫 번째

null 진동수를 이상의 side lobe 진폭의 경우를 살펴보라. 그들의 값이 main lobe의 진폭과

비교해 어떻게 꽤 작은 값이 나오는지 주의하라. 이제 “Frequency Display” 단위들을

“dB”(decibels);로 설정하라. “Scale Settings”에서 “Auto”를 “Manual”로 바꿔 display를

안정화 시킬 수 있다. 선형스케일과 비교해 로그스케일의 장점을 논의해라.

2. 로그 스케일의 장점을 더 알기 위해 단일 사인함수를 가지고 실험하라. 함수생성기를

500에서 sinusoidal 모드로 바꾸고 직류 offset을 제거하라. 스펙트럼을 “Linear”단위로

설정하고 단위는 “dB”로 하여 스페트럼을 나타내라. 안정화를 시키고 “Averaging”모드를

“RMS”로 바꿔 측정방법을 개선해라.

11.4 푸리에 변환의 회로 분석 (11-8)

그림 11.4 에서의 회로는 더블 펄스 파형이다.

1. 푸리에 분석을 사용해 v0(t) 의 표현식을 유도하라.

2. 다음과 값을 대입해 MathScript와 MATLAB을 가지고 0 ≤ t ≤ 5 의 시간 범위 동안

같은 그래프에 vs(t)와 v0(t) 그래프를 그려라.

3. t=2 와 t=3 에서의 v0(t)의 값을 구하라



과도응답분석에서 시간도메인 회로응답 그래프


그림 11.4: 문제 11.4 의 더블펄스 파형과 회로


1. ABM_VOLTAGE source와 문제에서 명시된 구성요소 값들을 사용해 그림 11.4의 회로를

구성하라. 복수 계단 함수 u(TIME)을 가지고 “Voltage Value” 문자열인 ABM 전압소스를 만

들어라. 문제에서 명시한 매개변수를 가지고 그림 11.4의 더블펄스 파형을 만들기 위해 필

요한 만큼 계산함수를 더하고 빼고 지연시켜라.

2. 0 ≤ t ≤ 5 의 시간 범위 동안 vs(t)와 v0(t)을 그리기 위해 Simulate→ Analyses→

Transient 를 셋업해라. 첫 번째 펄스가 발생하기 전에 제대로 방전된 축전기를 모델로 하기

위해 “Initial Conditions” 매개변수를 위해 “Set to zero”를 선택하라. 불연속점에서 부드러운

그래프를 그리기 위해 필요에 따라 최소 시간 단계를 증가시켜라.

3. t=2 와 t=3 에서의 v0(t)의 값을 측정하기 위해 Grapher View cursor를 사용하라.



Arbitrary Waveform Generator (ARB)



1. 문제에서 명시된 요소의 값들을 사용하여 이전 페이지의 그림 11.4의 회로를 구현하라.

AO0 의 ELVISmx Arbitrary Waveform Generator 을 가지고 회로를 구동하라. 문제에서 명시

된 매개변수를 가지고 이전 페이지의 그림 11.4 의 더블펄스 파형을 만들어라. AI0 의 vs(t)

와 AI1의 v0(t) 를 관찰하라.

2. 출력자취거동을 명확히 보기 위해 ELVISmx 오실로스코프에 vs(t)와 v0(t) 를 나타내라. 5

의 시간 범위 동안과 정당한 범위(volts per division)의 셋팅을 조정하라. 첫 번째 펄스의

눈에 띄는 모서리를 화면의 가장 왼쪽에 두기 위해 트리거링 레벨과 수평위치를 조정하라.

안정된 결과를 얻기 위해 “Run Once”수집모드를 사용해야 할 것이다; 만족할만한 결과를

얻을 때 까지 반복해서 “Ru’를 눌러라.

3. t=2 와 t=2에서의 v0(t)의 값을 측정하기 위해 오실로스코프 커서를 사용하라.


부록 A

부품목록

저항

아래의 저항들은 5%의 표준값 허용범위를 가지는 1/4 와트 카본 필름 장치들이다. 목록에 있는

모든 저항들은 Digi-Key, Jameco, 그리고 RadioShack 의 저항 키트에서 사용 가능하다.

저항 키트별 종류 제조사 부품 번호

365 종류, 1.0Ω 부터 1.0MΩ까지 5개

540 종류, 30 개, 10Ω 부터 10MΩ

500 종류, 64 개, 1.0Ω 부터 10MΩ

Digi-Key

Jameco

RadioShack

RS125-ND

103166

271-312

http://www.allaboutcircuits.com/vol_5/chpt_2/1.html 에서 색깔별 코드를 통해 카본

필름 저항의 색깔띠를 식별하는 방법을 확인할 수 있다.

수량 저항값(Ω) 색깔띠

1 10 갈색 - 검정 - 검정

2 100 갈색 - 검정 - 갈색

1 330 오렌지 - 오렌지 - 갈색

1 470 오렌지 - 오렌지 - 갈색

1 680 파랑 - 회색 - 갈색

153 부록A

수량 저항값 (kΩ) 색깔 코드

4 1.0 갈색 - 검정 - 빨강

1 1.5 갈색 - 초록 - 빨강

1 2.2 빨강 - 빨강 - 빨강

2 3.3 오렌지 - 오렌지 - 빨강

1 4.7 노랑 - 보라 - 빨강

4 5.6 초록 - 파랑 - 빨강

2 10 갈색 - 검정 - 오렌지

1 15 갈색 - 초록 - 오렌지

1 22 빨강 - 빨강 - 오렌지

1 33 오렌지 - 오렌지 - 오렌지

2 47 노랑 - 보라 - 오렌지

1 100 갈색 - 검정 - 노랑

가변저항

아래의 가변저항 (저항값을 수시로 변경 가능) 는 1/2 와트 전력 소모를 가지는 3/8 인치

정사각형 형태의 단방향 회전 형태의 부품이다.

수량 설명 Digi-Key #

1 100Ω 가변저항 (Bourns 3386P-1-501LF) 3386P-101LF-ND

1 1K 가변저항 (Bourns 3386P-1-103LF) 3386P-102LF-ND

2 10K 가변저항 (Bourns 3386P-1-103LF) 3386P-103LF-ND

커패시터

수량 값(µF) 타입

1 0.047 세라믹

1 0.01 세라믹

2 0.1 세라믹

1 1 전해질

1 10 전해질

부록B 154

인덕터


1 3.3-mH 인덕터 (Murata Power 솔루션 s 22R335C) 811-1295-ND

1 33-mH 인덕터 (Murata Power 솔루션 s 22R336C) 811-1294-ND

능동소자 및 집적회로

주의 : Texas Instruments 사에서 무료 샘플을 제공한다. http://www.ti.com

에서 “Sample & Buy” 를 클릭하세요


3 LM317L 전압 안정기, 100mA (Texas Instruments) 296-17221-1-ND

1 TL072CP 이중 op amp (Texas Instruments) 296-1775-5-ND

1 DG413DJZ 4 중 아날로그 스위치 (Intersil) DG413DJZ-ND

브레드보드

Circuit Specialists 부품 번호 WB-102, http://www.circuitspecialists.com/prod.itml/icOid/6885

점퍼 케이블 키트

Circuit Specialists 부품 번호 WK-1 (350 종류, pre-formed, 22 AWG),

http://www.circuitspecialists.com/prod.itml/icOid/6920

Circuit Specialists 부품 번호 MJW-70B (140 종류, pre-formed, 22 AWG),

http://www.circuitspecialists.com/prod.itml/icOid/7590

155 부록A

테스트리드선

악어집게 형태이며, 중간까지 원통형 형태로 마무리 되어 있다.

Circuit Specialists 부품 번호 M000F0003, http://www.circuitspecialists.com/prod.itml/icOid/7682

부록 B

LM317 전압원과

Texas Instruments LM317 은 유연하게

myDAQ 전원공급기가 혼용될 때

기초로써 사용가능하다. 그림 B.

소스가 100 mA 까지 올라가는 동안

에서 필요한 데이터 시트를 찾을

된다.

그림 B.1 : LM317 가변 전압 안정기

100mA 장치의 패키지와 터미널

전류원

유연하게 조절이 가능한 전압 안정기이다. 적절한

때 고정된 형태나 변경가능한 전압 소스와 전류

B.1 은 LM317 회로도의 모습과 패키지 터미널을

동안 LM317 소스 전류가 1.5A 까지 올라간다.

찾을 수 있다; “Search by Part Number ” 에서 lm317

안정기 : (a) 1.5A 장치의 패키지와 터미널 (TO-220

터미널 (TO-92 패키지), (c) 회로도

적절한 외부 저항과 NI

전류 소스를 위한

터미널을 보여준다. LM317L

. http://www.ti.com

lm317 을 입력하면

220 패키지), (b)

157

B.1 가변 전압원

그림 B.2 의 회로는 15V 전력

페이지의 그림 B.3 은 이 회로의

공급장치로의 테스트의 용이한

높은 전압에서 낮은 전압 순으로

가장자리에 이 회로를 설계하고

그림 B.2 : 전압 소스로서의 LM317:

B.2 전류 소스

166 페이지 그림 B.4 의 회로는

myDAQ+15V 전원공급기로부터전류

영구적으로 부착된 터미널과 함께

공급장치에서의 1.5~13.5V 의 유동 전압을 생성한다

회로의 권장되는 브레드보드 레이아웃이다. NI myDAQ

연결을 위하여 껍질을 벗긴 전선 루프를 사용하시오

순으로 되어 있다. : +15V, 가변 저항, 접지, -15V. 브레드보드의

설계하고 당신의 모든 회로 프로젝트를 위하여 남겨두시오

LM317: (a) 회로도 (b) 등가 회로

대략 1250/R mA 의 전류를 만들어낸다. 이 회로의

전류를 얻고 전류 소스 NI myDAQ 아날로그

함께 효율적인 전류원으로 동작한다.

부록B

생성한다. 다음

NI myDAQ ±15V 이중 전원

사용하시오. 수평전압은

브레드보드의 왼쪽

남겨두시오.

회로의 배열은 NI

아날로그 접지(AGND)에

부록B 158

그림 B.3 : LM317 기반 가변 전압원 권장 레이아웃 : (a) 구성 요소와 전압 배열을 나타내는

브레드보드를 위에서 바라본 모습, (b) 브레드보드에서 NI myDAQ 과 전선 루프 사이에 연결을

테스트하는 것을 측면에서 바라본 모습.

전류원은 다음과 같은 조건하에서 작동하는 NI myDAQ ±15 V 이중 전원 공급장치를 통해

정상적으로 작동할 것이다.

1. 필요한 전류가 NI myDAQ +15V 전원 공급장치의 제한값인 30mA 를 초과하지 않는다.

2. 접지되지 않은 전류원 터미널의 전압은 접지로부터 13.5V 를 넘지 않는다.

3. 전류 설정 저항은 보통 1.2 kΩ 을 넘지 않는다. ( ISRC의 최소값은 약 1 mA).

167 페이지의 그림 B.5 는 유사한 전류원 that “sinks” 전류 to the NI myDAQ − 15 V 전원

공급장치로 흐르는 전류를 감소시키는 유사한 전류원을 나타낸다. 전류원은 다음과 같은

조건하에서 작동하는 NI myDAQ ±15 V 이중 전원 공급장치를 통해 정상적으로 작동할 것이다.

1. 필요한 전류가 NI myDAQ -15V 전원 공급장치의 제한값인 30mA 를 초과하지 않는다.

159

그림 B.4 : LM317 가변 전압 안정기

+15V 전원 공급장치 : (a) 회로도

브레드보드 레이아웃과 권장 레이아웃

2. 접지되지 않은 전류원 터미널의

3. 전류 설정 저항은 보통 1.2 kΩ

안정기 as a 접지된 전류원 sourcing current from the NI myDAQ

회로도, (b) 등가회로, (c) 앞 페이지에 있는 그림 B.3

레이아웃.

터미널의 전압은 접지로부터 13.5V 아래로 떨어지지

1.2 kΩ 을 넘지 않는다. ( ISRC 의 최소값은 약 1 m

부록B

from the NI myDAQ

B.3 의 표준

떨어지지 않는다.

1 mA).

부록B

그림 B.5 : NI myDAQ -15V 전원

(a) 회로도, (b) 등가회로, (c) 페이지

웃.

전원 공급장치로 흐르는 접지된 전류원의 LM317

페이지 165의 그림 B.3의 표준 브레드보드 레이아웃과

160

LM317 가변 전압 안정기 :

레이아웃과 권장 레이아

161 부록B

부록 C

TL072 연산 증폭기 (Operational Amplifier)

Texas Instruments TL072 이중 연산 증폭기("op amp") 한 개의 8 핀 패키지에 2 개의 op amp

장치를 제공한다. http://www.ti.com 에서 데이터시트를 통해 더욱 상세한 내용을 확인할 수

있다.; “Search by Part Number ” 란에서 “tl072” 를 입력하면 된다.

이어지는 페이지의 그림 C.1 은 TL072 의 핀 배열을 나타낸다. 이중 전원 공급장치의

요구조건을 주의해야 한다; NI myDAQ ±15V 공급장치가 이를 위해 있다. 또한 op amp 는

자체적인 접지 터미널을 가지고 있지 않다는 것을 알아야 한다. 대신에 myDAQ AGND (analog

ground)을 통해 접지를 설정할 수 있다.

171페이지의 그림 C.2는 TL072가 165페이지의 그림 B.3 에서 나타내었던 전원에 연결되고 추가

적인 전기회로망이 가능한 표준 브레드보드 레이아웃에 위치하고 있는 것을 보여준다. NI

Multisim은 TL072의 회로 모델을 제공한다. : TL072ACP 장치를 사용하시오.

163 부록C

그림 C.1 : Texas Instruments TL072 이중 op amp 핀 배열 형태 (위에서 바라본 형태). 왼쪽

이라는 것을 가리키기 위한 U자 형태의 세공부분이나 1번핀을 나타내기 위한 원에 플라스틱이

사용된다.

부록C

164

그림 C.2 : Texas Instruments TL072 이중 op amp 전원에 연결되고 추가적인 전기회로망이

가능한 표준 브레드보드 레이아웃에 위치하고 있다.

165 부록C

부록 D

DG413 쿼드 아날로그 스위치

다음 페이지의 그림 D.1의 핀아웃 다이어그램을 보면 INTERSIL사의 DG413는 4개의 아날로그

스위치를 제공하고 있다. 각각의 스위치는 쌍방향성이며 디지털 제어 신호 하에서 물리적

SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치 처럼 작동한다. 2개의 스위치는 열려 있고 다른 2개는

닫혀 있다. 자세한 사항은 http://www.intersil.com에서 DG413 검색 후 Datasheet를 통해 확인

할 수 있다. 175쪽의 그림 D.2 처럼 전원을 스위치에 연결하고 myDAQ의 DIO0~DIO7 디지털

출력포트를 통해 컨트롤하면 스위치는 예상대로 ±15 V 범위 내에서 작동한다. 아날로그 출력포

트 AO0과 AO1 또한 제어 신호로 사용 할 수 있다. 이 출력 포트들은 0V(비활성 상태) 또는

5V(활성 상태)를 내보낸다.

NI Multisim에서 ADG413BN 디바이스를 설치 하면 DG413 회로모델이 제공된다.

부록D 167

그림 D.1: INTERSIL사의 DG413 쿼드 아날로그 스위치 pinout 다이어그램 (상면도).

2개의스위치는닫혀있고나머지2개는열려있다. 스위치 컨트롤 전압이 low level 일 때, 스위치는

비활성화 상태를 나타낸다. 스위치 1,4는 열려있고 2,3은 닫혀있다.

168 부록D

그림 D.2: Breadboard 위에 INTERSIL사의 DG413 쿼드 아날로그 스위치를 전원에 연결

하고 추가적인 회로를 설치 할 수 있도록 준비 한다.

부록D 169

부록 E

과도응답측정기술

E.1 시상수

일반적인 1차 회로 응답은 다음과 같은 공식을 따른다.

x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]e−t/τ , t ≥ 0, (E.1)

x(0)는 과도 응답의 초기 값, x(∞)은 최종 값, τ는 시상수를 의미한다. 다음 페이

지의 그림 E.1은 위의 식이 초기 값 보다 최종 값이 작을 때의 경우를 그래프

로 나타낸 것이다. 그림에는 반감기 THL ( t=0 일 때부터 x(t)가 초기 값과 최

종 값의 중간 값에 이를 때까지의 시간 ) 또한 나타나 있다.

반감기는 시상수 값이 다음 식을 따를 때 오실로스코프를 통해 쉽게 측정할 수 있다.

τ = (E.2)

부록E 171

그림 E.1: 1차 회로 응답의 초기 값, 최종 값, 반감기

부록 F

정현파(Sinusoid)

F.1 크기 및 위상 측정

그림 F.1은 오실로스코프 위에

sinusoid)는 측정하고자 하는 신호의

개의 정현파는 같은 주파수 f0를

현파 위상을 판단 할 수 있다.

그림 F.1 : 같은 주파수를 가진

는 위상의 진폭 측정, C는 시간차이를

1. 초기위상을 0로 설정한

2. 위상차이 θ는 ±θ = C

차 절대치를 나타내며

신호가 참조 신호보다 앞서서

림과 같이 측정하려는 신호의

측정 기술

측정

위에 한 쌍의 정현파를 보여주고 있다. 참조

신호의 위상 참조 역할을 하며 초기 위상이 0도에서

를 가진다. A, B, C 3개의 측정을 통해 다음 그림과

한 쌍의 정현파 신호.(참조 신호와 측정 하고자

시간차이를 의미한다.

설정한 참조 정현파 신호는 A 로 설정한다 .

C × f0 × 360 로 계산되고, C는 두 정현파의

f0는 Hz단위의 정현파 주파수를 의미한다. 측정하고자

앞서서 나타날 경우 양의 부호를 선택하여 사용하며

신호의 0값이 참조 신호보다 먼저 나타나게 된다

정현파 (Reference

도에서 시작된다. 두

그림과 같이 각각의 정

하고자 하는 신호) A와B

sec단위의 시간

측정하고자 하는

사용하며, (위의 그

된다.) 반대의 경우

부록F

음의 부호를 사용한다.

3. 임의의 초기위상 θ을

측정 기술의 예시로 다음 페이지의

개의 전압 정현파의 스케일이

는 참조 신호를 나타내고 채널1

호의 시간차이를 측정하기 위해

한 값들이다. :

1. 참조 신호의 진폭은

mV이며,

2. 위상 차이는 65 µs

신호 보다 뒤로 나오므로

후에 측정 신호의 zero crossing

3. 측정 신호의 진폭은

이 측정들을 통해서 참조 신호는

임을 알 수 있다.

가진 측정 정현파 신호는 B로 설정한다.

페이지의 그림 F.2의 NI ELVISmx 오실로스코프 화면을

화면에 가능한 꽉 차도록 조정되어있다. 채널0

1의 파란색 그래프는 측정하고자 하는 신호를

위해 커서로 조정하였다. 그래프 하단의 숫자들은

진폭은 위상이 0의 최대/최소 전압차 1.696V 의

µs × 2.502 kHz × 360 = 59이다. 측정

나오므로 부호는 (-)를 사용한다. 참조 신호의 zero crossing

zero crossing 이 발생한다.

최대/최소 전압차 427 mV 의 절반 값인 214 mV

신호는 초기 위상 0에 진폭 848mV, 측정 신호는

174

화면을 살펴보자. 두

0의 녹색 그래프

나타낸다. 두 신

측정에 꼭 필요

절반 값인 848

측정 신호가 참조

zero crossing이 발생한

mV 이다.

59에 214 mV

부록F 175

그림 F.2: NI ELVISmx 오실로스코프를 통해 측정한 동일 주파수의 정현파 신호 한 쌍. 시간 변

화를 측정하기 위해 커서를 이용해 조정을 하면 필요한 모든 정보는 화면 하단 숫자 정보창에

뜬다

Appendix G

비디오 링크

NI LabVIEW MathScript 비디오 튜토리얼

•두 시간 함수 그래프로 그리기:


•그래프에서 커서 값 읽기:


NI Multisim & NI myDAQ 비디오 튜토리얼

•시뮬레이션/물리적 DMM 측정 비교하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/MZiZ_C-ngkY


Place components:

자주 사용되는 회로 구성요소 찾기:


이름으로 찾기:


AC 전압 소스:


ABM (Analog Behavioral Model) 전압 소스:


Pulse 전압 소스:


Piecewise linear (PWL) 전압 소스:


177 부록G

VDD / VSS 전력 공급 전압:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/XrPVLgYsDdY

DC 전류 측정:

DC 전류 measurement probe로 측정하기:


DC 망전류 measurement probe로 측정하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/lK0LcTNroXI

DC 전류 ammeter indicator로 측정하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/8P4oFw6sIzQ

DC 전압 측정:

DC 전압 voltmeter로 측정하기:


DC 전압 measurement probe로 측정하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/xKEQ3EXEaP8

DC 전압 voltmeter indicator로 측정하기:


measurement probe 정확도 세팅하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/GRO60XLgzHg

DC 마디 전압 측정:

DC 노드 전압 measurement probe로 측정하기:


DC Operating Point 분석을 통해 노드 전압 찾기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/gXBCqP17AZs

DC 전력 측정:

DC 전력 wattmeter로 찾기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/-axVClpMpiU

DC Operating Point 분석을 통해 저항전력 찾기:

부록G 178

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/NxXmVDW9spo

Parameter Sweep 분석을 통해 저항전력 함수 그래프로 표현하기:


저항 측정:

저항 측정기를 이용한 저항 측정:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/3G5V0Hxjkbg

RMS/평균값 구하기:

measurement probe을 통해 RMS/평균값 구하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/OnK-Unld17E

AC 전압 위상 구하기: 단일 주파수 AC 분석을 통해 전압 위상 구하기:


주파수 응답 구하기:

AC 분석을 통해 주파수 응답 구하기:


AC 전력 구하기:

전력계로 평균 전력 및 전력 요소 구하기:


Net names:

net names 표시 및 변경하기:


Grapher View 와 오실로스코프 커서 측정:

Grapher View 최상 값 구하기:


특정값을 위한 커서 세팅하기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/48sQja58I10

179 부록G

오실로스코프:

2-채널 오실로스코프 기본 작동방법:


2-채널 오실로스코프를 이용한 Waveform cursor measurements:


색깔을 이용한 오실로스코프 그래프 구별하기:


edge triggering을 이용한 오실로스코프 화면표시 안정화 시키기:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/d69zYYSEG7E

4-채널 오실로스코프 기본 작동방법:

http://www.youtube.com/ntspress#p/a/u/0/iUqs_c1Bc4Y

초기 응답:

Transient Analysis을 이용하여 회로 응답을 시간 함수 축에 표현하기:


전압 컨트롤 스위치:


멀티심/MyDAQ 통합 분석:

동일 기기에서 Multisim simulation 과 myDAQ measurements의 통합 –Bode 분석기:



NI myDAQ을 이용한 전기회로 비디오 강의 및 프로젝트:


NI myDAQ 을 위한 NI ELVISmx Instruments:

DMM 저항측정기:


DMM 전압측정기:

부록G 180


DMM 전류계:


함수 발생기 (FGEN):


임의 파형 발생기 (ARB):


오실로스코프:


Bode 분석기:


디지털 값 읽기 (DigIn):


디지털 값 쓰기 (DigOut):


측정 기술:

션트 저항과 DDM 전압기를 이용하여 전류 측정하기:


노드 전압 측정하기:


op amp 전압 추적기를 이용한 아날로그 출력 채널 전류 값 증가시키기:


Documents

NI myDAQ AND MULTISIM PROBLEMS FOR CIRCUITS …marcom.mylv.net/web/.../NI_myDAQ_AND_MULTISIM...Ko.pdf · 뒤 그 문제를 NI Multisim으로, 다음엔 NI myDAQ과 회로구성을