Understanding ELVIS3. Measurement of RLC

Soochan Kim, Hyuntae Choi

SPAL, Hankyong National University

목차

ELVIS를 활용하여 기초 전자 회로 실험에서 활용하는 예들을 보여준다.● RLC measurements using an Impedance analyzer● AC analysis of RLC circuit● Time constant measurement

RLC measurements using an Impedance analyzer

실험 목적

● 저항, 인덕터, 캐패스터 직렬 혹은 병렬합성되는 경우 임피던스 분석기를 이용하여임피던스를 알아보고 그에 따른 특징을 조사해보고 주파수 변화에 따른 임피던스 변화를 실험으로 알아본다.

소요 계측기

계측기명 수량 비고

Impedance Analyzer 1

소요 부품

품 명 규격 수량

저항 ±5% 1

인덕터 10[mH], 드림코어타입 인덕터 1

캐패시터 10[uF], 전해 캐패시터 1

캐패시터 10[uF], 세라믹 캐패시터 1

실험과정

1. 그림과 같이 저항을 DMM Impedance Analyzer DUT+, DUT- 리드선으로 연결한다.(저항소자값 자유선택)

실험과정

2. NI ELVIS II의 Impedance Analyzer 실행하여측정값을 확인한다.

실험과정

3. 아래 사진과 같이 10[mH] 인덕터를 리드선으로 연결한다.

● 하얀색 리드선은 DMM/Impedance Analyzer DUT + 단자로 연결● 갈색 리드선은 DMM/Impedance Analyzer DUT - 단자로 연결

실험과정

4. NI ELVIS II의 Impedance Analyzer 실행하여 측정값을 확인한다.

실험과정

5. 아래 사진과 같이 0.1[uF] 캐패시터를 리드선으로 연결한다.

● 하얀색 리드선은 DMM/Impedance Analyzer DUT + 단자로 연결● 갈색 리드선은 DMM/Impedance Analyzer DUT - 단자로 연결

실험과정

6. NI ELVIS II의 Impedance Analyzer 실행하여 측정값을 확인한다.

실험과정

7. 1~6까지 실험에서 나온 Magnitude, Phase,Reactance의 계산값을 적고 위에 나온값과비교하라.실험 예상결과 값 & 측정결과 값

실험과정

8. 아래 사진과 같이 저항과 10[uF] 캐패시터를 직렬 연결하고 리드선으로 연결하라.(저항 소자값 자유 선택)

실험과정

9. NI ELVIS II의 Impedance Analyzer 실행하여 측정값을 확인한다.

실험과정

10. 아래 사진과 같이 저항과 10[mH] 인덕터를직렬 연결하고 리드선으로 연결하라.(저항 소자값 자유 선택)

실험과정

11. NI ELVIS II의 Impedance Analyzer 실행하여 측정값을 확인한다.

실험과정

12. 아래 사진과 같이 저항과 10[mH] 인덕터,10[uF] 캐패시터를 직렬 연결하고 리드선으로연결하라.

실험과정

13. NI ELVIS II의 Impedance Analyzer 실행하여 측정값을 확인한다.

실험과정

14. 8~13까지 실험에서 나온 Magnitude, Phase, Reactance의 계산값을 적고 위에 나온값과 비교 하라.실험 예상결과 값 & 측정결과 값

실험과정

15. 8~9의 실험에서 저항과 10[uF] 캐패시터를병렬연결하여 NI ELVIS II의 ImpedanceAnalyzer를 실행하여 측정값을 확인한다.

실험과정

15. 저항과 10[uF] 캐패시터를 병렬연결 한다.

실험과정

NI ELVIS II의 Impedance Analyzer를 실행하여 측정값을 확인한다.

실험과정

17. 저항과 10[mH] 인덕터를 병렬 연결한다.

실험과정

NI ELVIS II의 Impedance Analyzer를 실행하여 측정값을 확인한다.

실험과정

17. 저항과 ,10[mH] 인덕터, 10[uF] 캐패시터를 병렬 연결한다.

실험과정

NI ELVIS II의 Impedance Analyzer를 실행하여 측정값을 확인한다.

실험과정

18. 15~17까지 실험에서 나온 Magnitude, Phase, Reactance의 계산값을 적고 위에 나온값과 비교하라. 실험 측정 결과 값

실험과정

19. 주파수 변화에 따른 Magnitude, Phase, Reactance의 값을 아래에 표에 적어보라.주파수 변화에따른 측정값

실험 결과

1. R, L, C 각 소자의 교류신호 특징을 이해한다.2. R, L, C의 교류 직렬회로에서의 특징을 이해한다.3. R, L, C의 교류 병렬회로에서의 특징을 이해한다.4. R, L, C의 주파수에 따른 변화를 알아본다.

AC analysis of RLC circuit

실험 목적

● 저항, 인덕터, 캐패스터의 직렬 혹은 병렬회로에서의 전압, 전류 및 위상을 오실로스코프로 관찰하고 그에 따른 특징을 조사하여 본다.

소요 계측기

계측기명 수량 비고

Function Generator 1

Oscilloscope 1

Bode Analyzer 1

소요 부품

품 명 규격 수량

저항 ±5% 1

인덕터 10[mH], 드림코어타입 인덕터 1

캐패시터 10[uF], 전해 캐패시터 1

캐패시터 1[uF], 세라믹 캐패시터 1

실험과정

1. 그림과 같이 RC직렬회로를 구성한다.

실험과정

2. 실제 프로토타이핑 보드에 RC직렬회로를작성한다.

실험과정

3. FGEN와 SCOPE 설정을 합니다.

실험과정

4. SCOPE의 디스플레이 창을 확인 합니다.- RC직렬회로는 입력 전압에 비해 Leading 함을 알 수 있다.

입력 5VPP

RC직렬회로 출력

실험과정

5. Multisim 시뮬레이션 값과 파형 비교

실험과정

6. 그림과 같이 RL직렬회로를 구성한다.

실험과정

7. 실제 프로토타이핑 보드에 RL직렬회로를작성한다.

실험과정

8. FGEN와 SCOPE 설정을 합니다.

실험과정

9. SCOPE의 디스플레이 창을 확인 합니다.- RL직렬회로는 입력 전압에 비해 Lagging 함을 알 수 있다.

입력 5VPP

RL직렬회로 출력

실험과정

10. Multisim 시뮬레이션 값과 파형 비교

실험과정

11. 실험 과정 1에 직렬회로를 병렬로 연결하여Osciloscope로 파형을 확인하고, Freq, Vpp도확인 한다. 결과 값

실험과정

12. 실험 과정 6에 직렬회로를 병렬로 연결하여Osciloscope로 파형을 확인하고, Freq, Vpp도확인 한다. 결과 값

Time constant of theRC circuit

실험 목적

● RC직렬회로에 펄스파 입력시 커패시터의 충,방전 곡선 파형을 오실로스코프를 이용하여 확인한다.

소요 계측기

계측기명 수량 비고

Function Generator 1

Oscilloscope 1

소요 부품

품 명 규격 수량

저항 ±5% 1

캐패시터 1[uF], 세라믹 캐패시터 1

기본 이론

커패시터의 양단전압 유도 및 시정수

실험 과정

1. 그림과 같이 RC직렬회로를 구성한다.

실험과정

2. 실제 프로토타이핑 보드에 RC직렬회로를작성한다.

3. 커패시터의 충전 실험 과정

3. FGEN와 SCOPE 설정을 합니다.

4. SCOPE의 디스플레이 창을 확인 합니다.- 커패시터 양단의 전압은 지수함수적(exponential)으로 상승하는 양상을 확인할 수 있다.

입력 5VPP

RC직렬회로 출력

실험과정

5. Multisim을 이용한 시뮬레이션 결과.

실험과정

입력 5VPP

RC직렬회로 출력

실험과정

6. Transient Analysis을 이용한 시뮬레이션 결과. (1time constant)

실험과정

7. Transient Analysis을 이용한 시뮬레이션 결과. (5time constant)

실험 과정

8. 1~5실험 과정을 저항 소자값을 바꿔반복한다.실험 결과 값

실험 과정

9. 1~5실험 과정을 커패시터 소자값을 바꿔반복한다.실험 결과 값