PART11발진회로(Oscillation Circuit)

목적

• 1.RC 발진회로의 특성에 대하여 알아본다.
• 2.윈 브릿지 발진기 회로의 특성을 실험을 통하여 알아본다.
• 3.콜피츠 발진기 회로의 특성을 실험을 통하여 알아본다.
• 4.Hartley 발진기 회로의 특성을 실험을 통하여 알아본다.
• 5.수정 발진기 회로의 특성을 실험을 통하여 알아본다.

실험 1 :RC 발진기 (RC Oscillator)

이론

정현파 발진기의 발진 주파수가 10kHz이하의 낮은 주파수라면 LC발진기는 실용적이 못된다. 그 이유는 부피가 크고 값이 비싼 인덕터가 필요하기 때문이다. 탱크회로에 의해 정현파를 발생하는 방법 이외의 다른 방법은 RC 선택 필터를 사용하는 것이다. RC선택 필터를 이용하는 일반적인 두 가지 예로는 RC위상변이와 윈 브리지 발진기를 들 수 있다

그림 11-2은 정현파를 발진하는 회로로 180° 위상변이를 갖는 RC위상변이 회로망에 단지 한 개의 주파수만이 통과함으로써 이 주파수에 의한 발진이 가능하다. 이 위상변이와 트랜지스터의 입력/출력에서 180° 위상반전이 합쳐지면 바크하우젠 위상변이 필요조건이 만족된다. 따라서 재생효과가 단 한 개의 정현파 주파수에서만 발생하기 때문에 정현파 출력이 가능해진다.

위상변이 회로망은 180° 위상변이가 이루어져야 하기 때문에, 최대 90° 위상변이가 가능한 RC단이 적어도 세 개는 있어야 한다. 그러나 실제로 3단 보다는 4단이 감쇠가 적으므로 대개는 4단을 사용한다.

RC회로의 감쇠는 전체 폐회로이득이 "1"보다 크도록 트랜지스터의 증폭에 의해 보상이 이루어져야 한다. 그러나 이득이 "1"보다 너무 크면 회로의 안정도가 나빠지기 때문에, 만족할 만한 결과를 얻을 수 있도록 적당한 레벨로 회로의 이득을 조정할 필요가 있다. 이것은 그림 11-2에 나타낸 바와 같이 궤환통로에 가변저항을 삽입함으로써 가능해진다. 경우에 따라서는 RC회로망의 손실을 보상하기 위하여 전류이득 hfe가 매우 높은 트랜지스터가 사용될 때도 있다. 3단 RC발진기의 발진 주파수는 3개의 R과 C의 값이 동일할 경우 대략 다음 식으로 근사화된다.

RC위상변이 발진기를 넓은 범위에 걸쳐 주파수 조정을 하려면 여러 개의 저항과 커패시터를 조정하여야 하기 때문에 광역 발진기에서는 사용하지 않는다. 그 밖에 이러한 조정은 또 다른 감쇠를 야기시키기 때문에 이득 조정이 필요하다. 이득 조정을 하지 않을 경우 후단의 폐회로이득이 “1”이하로 떨어져 발진을 멈추거나 "1"보다 너무 커져서 불안정하게 된다. 이 회로에서는 출력신호가 대체로 5%의 왜곡레벨을 갖는 것이 일반적이다.

실험 과정

1. M-11의 회로-1을 이용하여 그림 11-3과 같이 회로를 구성한다. 그림 11-3에서 커패시터 C는 0.001uF, 저항 R은 100kΩ을 사용하고 출력 주파수는 1/(2π√6 CR)가 되게 R₄를 조정한다.

2. 표 11-1에서처럼 출력주파수를측정하여 기록하고, 출력주파수를 계산하여 기록한다. 그리고 출력전압을 측정하여 RMS로 기록한다.

3. 그림 11-3에서 커패시터 C를 0.002uF(1b-1e, 1c-1f, 1d-1g 연결)로 하고 C₉를 연결(1j-1k 연결)하여 과정 2를 반복한다.

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