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[공 학 실 험] 디지털 오실로스코프를 이용한 파형측정과 실험데이터 획득
목 차
1. 오실로스코프의 정의
2. 실험 개요 및 방법
3. RC회로 (Low Pass Filter : 저역통과회로)
4. CR회로 (High Pass Filter : 고역통과회로)
5. 결론 및 고찰
1. 오실로스코프의 정의
오실로스코프는 전자장비를 고치거나 디자인 할 때 필요한 계측장비로 전기적 신호를 화면상에 나타내 주는 것이다. 현재 우리가 살아가는 세계에는 에너지나 입자들의 운동 등 우리 눈에 보이지 않는 힘들은 어디에나 존재한다. 이런 보이지 않는 힘을 전기적인 신호로 바꾸고 이 바뀐 전기적인 신호를 연구하고 확인할 수 있는 것이 오실로스코프이다. 오실로스코프는 따라서 전기적 신호를 영상장치를 통하여 시간의 변화에 따른 신호의 크기의 변화를 보여주는 장치인 것이다. 이번의 실험에서 사용한 오실로스코프는 간단히 말해 영상으로 출력 가능한 기능을 가진 전압 측정기라고 생각할 수 있다. 일반적인 전압측정기는 전압을 계측 척도를 가진 수치를 출력해 내는 수치 표시기 이지만 오실로스코프는 이런 신호를 시간의 변화에 따라 전압의 변화를 볼 수 있도록 도와준다.
2. 실험 개요 및 방법
2-1 실험목적
단순주기신호에 대한 동적 시스템의 입력과 출력의 특성인 주파수응답을 주파수의 변화에 따라 측정하여 주파수응답함수(Frequency response function)의 크기(Magnitude)와 위상(Phase)을 실험을 통해 학습한다. 또한, 일반적인 입력파형에 대한 회로의 과도응답(Transient response)을 관측한다.
2-2 실험장치
오실로스코프, 전원공급기, 함수발생기, 저항, 캐패시터
2-3 실험개요
선형 동적시스템의 입력과 출력의 라플라스변환의 비을 전달함수 …(생략)
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터(RC회로)와 고역통과필터(CR회로)를 만들어 보고 여러 주파수를 대입하여 이 필터를 통과한 결과값들을 그래프로 확인해보았다.
첫 번째 실험에서는 CR회로를 구성해보고 10HZ ~ 1000HZ까지 다양한 주파수를 대입해본 결과 위의 그래프에서 볼수 있듯이 저주파수에서 고주파수로 올라감에 따라 OUT 전압이 IN 전압과의 크기가 비슷해지는 것을 볼 수 있다, 즉 CR필터의 경우에는 상대적으로 고주파수는 통과를 시키고 저주파수는 필터링을 통해 차단하는 것을 알 수 있었다.
반대로 두 번째 실험에서는 RC회로를 구성해보고 10HZ ~ 1000HZ까지 다양한 주파수를 대입해본 결과 CR회로와는 정반대로 고주파수에서 저주파수로 내려감에 따라 OUT 전압이 IN 전압과의 크기가 비슷해지는 것을 볼 수 있다, 즉, RC회로의 경우에는 상대적으로 저주파수를 통과시키고 고주파수를 필터링을 통해 차단하는 것을 알 수 있다,
이같은 저역통과필터(RC회로)와 고역통과필터(CR회로)는 많은 용도로 사용이 되는데 예를 들어 저역통과필터의 경우를 들어보면 음성신호의 경우 신호가 전달되는 과정에서 여러 가지 성질의 잡음을 동반할 경우 고주파수 잡음을 없애는 데에 사용 될 수 있다. 이번 실험에서는 저역통과필터와 고역통과필터만을 가지고 실험을 수행하였으나 중간 주파수만을 통과시키는 Bend Pass Filter 등도 사용되어진다. 이처럼 여러 가지의 필터를 구성하고 사용함으로써 우리가 필요로 하는 주파수만을 얻을 수 있게 된다. 간단한 실험을 통하여 교류의 성질부터 이를 필터링 할 수 있는 장치를 만들어 봄으로써 현재 배우고 있는 전기전자공학 과목에 좀 더 쉽게 다가가게 된 계기가 되었다.
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