■ 실험 목적
- 반파 다이오드 2배 전압기의 입출력 파형을 측정.
■ 기본 이론 및 공식
- 2배 전압기는 입력전압을 증가하지 않고 정류된 전압의 피크를 2배로 하는 데 사용
⇒ 다음 회로는 음(-)의 클램퍼에 커패시터 필터가 수반되는 2배 전압기
(a) 양의 반주기 동작 (b) 음의 반주기 동작 D1
D2
OFF
ON
D2
D1
-
2 OFF
ON
- 그림 (a)에서 입력전압의 양의 반주기 동안 D1은 순방향, D2는 역방향 바이어스 상태
⇒ 그림 (a)와 같이 커패시터 은 까지 충전
- 그림 (b)와 같이 입력전압의 음의 반주기 동안 D1은 OFF(역방향), D2는 ON(순방향)
⇒ 의 충전전압과 입력전압의 피크값이 더해져 는 까지 충전
⇒ 그림 (b)의 루프에 키르히호프의 전압법칙(KVL)을 적용하여 를 계산
⇒ 다이오드의 전압강하를 무시하면, 의 첨두전압은
⇒ , ,
- 2배 전압기의 의 양단에 부하를 연결하면 는 음의 반주기 동안에 2로 충전
⇒ 출력전압 : , 리플 주파수 :
⇒ 다이오드의 최대 역전압 : PIV
실험7. 다이오드 2배 전압기
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◉ 부품 및 사용기기
품명 규격 수량 품명 규격 수량
다이오드 1N4001, 정류용 2
사용기기
DMM 함수발생기 오실로스코프 브레드보드 저항 10k, 1/4W 1 각1
전해콘덴서 100F, 25V 2
◉ 실험방법
1. 그림 7.1의 반파 다이오드 2배 전압기를 결선하고 오실로스코프를 다음과 같이 조정
1N4001 A
17VPP
60Hz
100F
10kΩ
B 1N4001 C
100F D1
D2
CH.2
Oscilloscope CH.1
그림 7.1 반파 2배 전압기
2. 함수발생기는 진폭 17VPP, 주파수 60Hz의 사인파, 오실로스코프를 다음과 같이 조정
⇒ CH.1과 CH.2 : 5V/DIV, 직류결합, 시간축 : 2ms/DIV
3. 오실로스코프로 A점의 정(+)의 피크전압 와 주파수 을 측정하여 표 7.1에 기록
⇒ B점의 피크 전압 를 측정하여 표 7.1에 기록
4. DMM으로 10kΩ 저항 양단의 직류전압 를 측정하여 그 결과를 표 7.1에 기록
⇒ 입력신호의 피크전압의 2배에서 두 다이오드 전압강하를 뺀 값
파라미터 측정값
A점
V
Hz
B점 V
C점
V
Hz
V
표 7.1 반파 2배 전압기
5. C점에서 출력 리플 전압을 측정하기 위해서 채널의 입력을 교류결합으로 전환
⇒ 오실로스코프의 시간축을 200ms/DIV로 증가시키고 리플 전압을 관측
⇒ 피크-피크 리플 전압 과 리플 주파수 을 측정하여 표 7.1에 기록
⇒ 저항 양단의 직류전압(직류 전압의 평균값) :
0
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•회로도
- ｢New Project｣를 실행하여 프로젝트명을 ｢Exp_07_1｣로 설정하고 회로도면 작성
⇒ ｢Add Library｣/｢eval.olb｣ 라이브러리 추가, ｢D1, D2｣/｢D1N4002｣ 배치
⇒ ｢R1｣, ｢V1｣/｢VSIN｣, ｢Ground｣를 회로도면에 배치하고 결선
⇒ ｢V1｣/｢VSIN｣ : ｢VOFF｣/｢0｣, ｢VAMPL｣/｢8.5｣, ｢FREQ｣/｢60｣
⇒ ｢R1｣/｢10k｣, ｢C1, C2｣/｢100u｣, ｢Ground｣/｢0/SOURCE｣
⇒ ｢Place Net Alias｣/｢Va, Vb, Vc｣
•시뮬레이션 조건
- ｢New Simulation Profile｣을 실행하여 시뮬레이션 해석의 종류 및 옵션을 설정
⇒ ｢Simulation Profile Name｣/｢Exp_07_1｣로 지정
Analysis type Options : General Settings
Time Domain(Transient)
Run to time 250ms Start saving data after 200ms Transient options :
Maximum step size 1us
•시뮬레이션 결과 및 고찰
- ｢Voltage/Level Marker｣를 입력측과 출력측 노드에 배치하고 시뮬레이션을 수행
■ 복습문제
1. 그림 7.1의 반파 2배 전압기에서 출력 리플 주파수는?
(a) 입력 주파수의 절반이다. (b) 입력 주파수와 같다.
(b) 입력 주파수의 2배이다.
2. 다이오드의 장벽전위를 무시할 때 그림 7.1의 반파 2배 전압기에서 출력의 피크 전 압은?
(a) 입력 피크 전압과 같다. (b) 입력 피크 전압의 2배이다.
3. 피크 입력 전압이 10V라면 반파 2배 전압기의 두 다이오드의 최대 역전압은?
(a) 5V (b) 10V (c) 20V (d) 40V
4. 피크 입력 전압이 10V라면 전파 2배 전압기의 두 다이오드의 최대 역전압은?
(a) 5V (b) 10V (c) 20V (d) 40V
5. 그림 7.1의 반파 2배 전압기에서 점 A와 점 B 사이의 커패시터와 다이오드 배열의 기능은?
(a) 피크 검파기 (b) 부(-)의 리미터 (c) 정(+)의 클램퍼 (d) 부(-)의 클램퍼
