전체 전자 부품은 두 가지 범주로 분류 할 수 있습니다. 하나는 활성 부품이고 다른 하나는 수동 부품입니다. 수동 구성 요소에는 저항 (R), 커패시터 (C) 및 인덕터 (L)가 포함됩니다. 이들은 전자 회로에서 가장 많이 사용되는 세 가지 구성 요소이며 거의 모든 응용 회로에서 찾을 수 있습니다. 이 세 가지 구성 요소는 서로 다른 조합으로 함께 RC, RL 및 RLC 회로를 형성하며 필터링 회로, 튜브 라이트 초크, 멀티 바이브레이터 등과 같은 많은 응용 분야가 있습니다. 따라서이 자습서에서는 이러한 회로의 기본, 뒤에있는 이론을 학습합니다. 그것들을 우리 회로에서 사용하는 방법.
주요 주제로 이동하기 전에 R, L 및 C가 회로에서 수행하는 작업을 이해하겠습니다.
저항기: 저항기는 문자 "R"로 표시됩니다. 저항은 주로 열의 형태로 에너지를 방출하는 요소입니다. 전압 강하가 발생하여 전류가 흐르는 고정 값에 대해 고정됩니다.
커패시터: 커패시터는 문자 "C"로 표시됩니다. 커패시터는 전기장의 형태로 (일시적으로) 에너지를 저장하는 요소입니다. 커패시터는 전압 변화에 저항합니다. 많은 유형의 커패시터가 있으며 그 중에서 세라믹 커패시터와 전해 커패시터가 주로 사용됩니다. 한 방향으로 충전하고 반대 방향으로 방전합니다.
인덕터: 인덕터는 문자 "L"로 표시됩니다. 인덕터는 커패시터와 유사하며 에너지도 저장하지만 자기장의 형태로 저장됩니다. 인덕터는 전류 변화에 저항합니다. 인덕터는 일반적으로 코일 권선 와이어이며 이전 두 구성 요소에 비해 거의 사용되지 않습니다.
이러한 저항, 커패시터 및 인덕터가 함께 결합되면 RC, RL 및 RLC 회로와 같은 회로를 형성 할 수 있습니다.이 회로는 이미 언급했듯이 많은 AC 애플리케이션에서 유용한 시간 및 주파수 종속 응답을 나타냅니다. RC / RL / RLC 회로 A와 사용할 수있는 필터, 발진기 우리는이 가이드에서 이들의 기본 동작을 배울 훨씬 더는,이 가이드의 모든 측면을 커버하는 것은 불가능하다.
RC / RL 및 RLC 회로의 기본 원리:
각 항목을 시작하기 전에 저항기, 커패시터 및 인덕터가 전자 회로에서 어떻게 작동하는지 이해하겠습니다. 이해를 돕기 위해 전원 공급 장치 (5V)와 직렬로 연결된 커패시터와 저항으로 구성된 간단한 회로를 고려해 보겠습니다. 이 경우 전원 공급 장치가 RC 쌍에 연결되면 저항 (Vr) 양단의 전압이 최대 값으로 증가하는 반면 커패시터 양단 전압 (Vc)은 0으로 유지 된 다음 천천히 커패시터가 충전을 시작합니다. 저항 양단의 전압은 감소하고 커패시터 양단의 전압은 저항 전압 (Vr)이 0에 도달하고 커패시터 전압 (Vc)이 최대 값에 도달 할 때까지 증가합니다. 회로와 파형은 아래 GIF에서 볼 수 있습니다.
위 이미지의 파형을 분석하여 회로에서 실제로 일어나는 일을 이해해 보겠습니다. 잘 설명 된 파형이 아래 이미지에 나와 있습니다.
스위치를 켜면 저항 (빨간색 파동) 양단의 전압이 최대에 도달하고 커패시터 양단 전압 (청색 파동)은 0으로 유지됩니다. 그러면 커패시터가 충전되고 Vr은 0이되고 Vc는 최대가됩니다. 마찬가지로 스위치가 꺼지면 커패시터가 방전되고 따라서 음의 전압이 저항에 나타나며 커패시터가 방전하면 커패시터와 저항 전압이 모두 0이됩니다.
인덕터에 대해서도 동일하게 시각화 할 수 있습니다. 커패시터를 인덕터로 교체하면 파형이 미러링됩니다. 즉, 전체 전압이 인덕터 (Vl)에 나타나기 때문에 스위치를 켤 때 저항 (Vr)의 전압이 0이됩니다. 인덕터가 전압 (Vl)을 충전하면 0에 도달하고 저항 (Vr)의 전압이 최대 전압에 도달합니다.
RC 회로:
RC 회로 (저항기 콘덴서 서킷)는 커패시터로 구성되고, 저항은 전압 또는 전류 소스에 직렬 또는 병렬로 연결된 하나. 이러한 유형의 회로는 필터링 애플리케이션에서 가장 일반적으로 사용되기 때문에 RC 필터 또는 RC 네트워크 라고도 합니다. RC 회로는 저역 통과, 고역 통과 및 대역 통과 필터와 같은 일부 조잡한 필터를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 일차 RC 회로는 단지 하나의 레지스터와 하나의 캐패시터로 구성되며, 우리는이 가이드에서 동일한 분석
RC 회로를 이해하기 위해 proteus에 기본 회로를 만들고 범위 전체에 부하를 연결하여 동작 방식을 분석하겠습니다. 파형과 함께 회로는 다음과 같습니다.
우리는 RC 회로를 형성하기 위해 알려진 저항 1k Ohm의 부하 (전구)를 470uF의 커패시터와 직렬로 연결했습니다. 회로는 12V 배터리로 전원이 공급되고 스위치는 회로를 닫고 여는 데 사용됩니다. 파형은 부하 전구에서 측정되며 위 이미지에서 노란색으로 표시됩니다.
처음에는 스위치가 열려있을 때 최대 전압 (12V)이 저항성 전구 부하 (Vr)에 나타나고 커패시터의 전압은 0이됩니다. 스위치가 닫히면 저항 양단의 전압이 0으로 떨어지고 커패시터가 충전됨에 따라 전압은 그래프에 표시된 것처럼 다시 최대 값에 도달합니다.
커패시터가 충전되는 데 걸리는 시간은 공식 T = 5Ƭ로 주어 지며, 여기서 "Ƭ"는 tou (시간 상수)를 나타냅니다.
커패시터가 회로에서 충전되는 데 걸리는 시간을 계산해 보겠습니다.
Ƭ = RC = (1000 * (470 * 10 ^ -6)) = 0.47 초 T = 5Ƭ = (5 * 0.47) T = 2.35 초.
캐패시터가 충전되는 데 걸리는 시간은 2.35 초로 계산되었으며 위의 그래프에서도 동일한 것을 확인할 수 있습니다. Vr이 0V에서 12V에 도달하는 데 걸리는 시간은 커패시터가 0V에서 최대 전압까지 충전하는 데 걸리는 시간과 같습니다. 그래프는 아래 이미지의 커서를 사용하여 설명됩니다.
마찬가지로 아래 공식을 사용하여 주어진 시간에 커패시터 양단의 전압과 주어진 시간에 커패시터를 통과하는 전류를 계산할 수도 있습니다.
V (t) = V B (1 – e -t / RC) I (t) = I o (1 – e -t / RC)
여기서 V B 는 배터리 전압이고 I o 는 회로의 출력 전류입니다. t의 값은 커패시터의 전압 또는 전류 값을 계산해야하는 시간 (초)입니다.
RL 회로:
RL 회로 (저항기 회로들은 인덕터) 인덕터로 구성되고, 저항은 다시 직렬 또는 병렬로 연결된 하나. 직렬 RL 회로는 전압 소스에 의해 구동되고 병렬 RL 회로 는 전류 소스에 의해 구동됩니다. RL 회로는 일반적으로 수동 필터로 사용되며, 인덕터와 커패시터가 하나만 있는 1 차 RL 회로 는 아래와 같습니다.
마찬가지로 RL 회로 에서 커패시터를 인덕터로 교체해야합니다. 전구는 순수한 저항성 부하로 작동하는 것으로 가정하고 전구의 저항은 알려진 값인 100 옴으로 설정됩니다.
회로가 열리면 저항 부하의 전압이 최대가되고 스위치가 닫히면 배터리의 전압이 인덕터와 저항 부하간에 공유됩니다. 인덕터는 빠르게 충전되므로 저항 부하 R에 의해 갑작스러운 전압 강하가 발생합니다.
인덕터가 충전되는 데 걸리는 시간은 공식 T = 5Ƭ를 사용하여 계산할 수 있습니다 . 여기서 "Ƭ"는 tou (시간 상수)를 나타냅니다.
인덕터가 회로에서 충전되는 데 걸리는 시간을 계산해 보겠습니다. 여기서 우리는 1mH 값의 인덕터와 100 Ohms 값의 저항을 사용했습니다.
Ƭ = L / R = (1 * 10 ^ -3) / (100) = 10 ^ -5 초 T = 5Ƭ = (5 * 10 ^ -5) = 50 * 10 ^ -6 T = 50 u 초.
마찬가지로 주어진 시간에 인덕터 양단의 전압과 주어진 시간에 인덕터를 통과하는 전류를 아래 공식을 사용하여 계산할 수도 있습니다.
V (t) = V B (1 – e -tR / L) I (t) = I o (1 – e -tR / L)
여기서 V B 는 배터리 전압이고 I o 는 회로의 출력 전류입니다. t의 값은 인덕터의 전압 또는 전류 값을 계산해야하는 시간 (초)입니다.
RLC 회로:
RLC 회로 이름으로는 저항기는 커패시터와 인덕터로 접속 구성된다 의미 직렬 또는 병렬. 이 회로 는 라디오 수신기 및 텔레비전에서 매우 일반적으로 사용되는 발진기 회로 를 형성합니다. 또한 아날로그 애플리케이션에서 댐퍼 회로로 매우 일반적으로 사용됩니다. 1 차 RLC 회로 의 공진 특성은 아래에서 설명합니다.
RLC 회로는 또한 직렬 공진 회로와, 발진 회로 나 동조 회로라고한다. 이 회로는 아래 이미지와 같이 공진 주파수 신호를 제공 할 수 있습니다.
여기에는 100u의 커패시터 C1과 스위치를 통해 주석 계열로 연결된 10mH의 인덕터 L1이 있습니다. C와 L을 연결하는 와이어는 내부 저항이 있기 때문에 와이어로 인해 적은 양의 저항이 존재한다고 가정합니다.
처음에는 스위치 2를 열린 상태로 유지하고 스위치 1을 닫아 배터리 소스 (9V)에서 커패시터를 충전합니다. 그런 다음 커패시터가 충전되면 스위치 1이 열리고 스위치 2가 닫힙니다.
스위치가 닫히 자마자 커패시터에 저장된 전하가 인덕터쪽으로 이동하여 충전됩니다. 커패시터가 완전히 방전되면 인덕터는 커패시터로 다시 방전되기 시작합니다. 이런 식으로 전하가 인덕터와 커패시터 사이를 오가며 흐르게됩니다. 그러나이 과정에서 전하가 약간 손실되기 때문에 위의 그래프와 같이 총 전하가 0에 도달 할 때까지 점차 감소합니다.
신청:
저항기, 인덕터 및 커패시터는 정상적이고 단순한 구성 요소 일 수 있지만 결합하여 RC / RL 및 RLC 회로와 같은 회로를 형성 할 때 복잡한 동작을 나타내므로 광범위한 응용 분야에 적합합니다. 그들 중 일부는 아래에 나열되어 있습니다
- 통신 시스템
- 신호 처리
- 전압 / 전류 배율
- 전파 송신기
- RF 증폭기
- 공진 LC 회로
- 가변 튜닝 회로
- 발진기 회로
- 필터링 회로