Attenuator 설계를 통해 저항(Resistor) 회로의 기본적인 특성을 익히고 이해하여 기초적인 회로를 설계 및 제작할 수 있다.

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설계 1. 감쇄기(Attenuator)
□ 목적: Attenuator 설계를 통해 저항(Resistor) 회로의 기본적인 특성을 익히
고 이해하여 기초적인 회로를 설계 및 제작할 수 있다.
□ 준비물
 k1 이하의 E24(혹은 E12) 계열 저항
 1 ~ 5 [W] 정도의 100 [  ]세라믹 저항
 저휘도 LED(Light Emitting Diode), 기계 스위치, 가변 저항

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예비보고서(100점)
1. 저항의 코드색깔 읽는 법을 조사하시오. (15점)
2. 저항의 오차율 중에서 E12와 E24에 대해 조사하시오. (15점)
3. 다음 회로를 해석하시오. (60점)
  50LS RR ,  2471R ,  612R
 입력 전압원 iV 의 전력이 감쇄되어 LR 에 전달되는 비율인 손실(loss)
을 고려하라. 이를 위해 VVi 1 일 때 LR 에 걸리는 전압을 계산한다.
(20점)
 입력 전압원 iV 에서 바라본 등가 입력저항 inR 을 구하시오. (20점)
 E24 계열 저항으로 설계한다면 위에서 계산한 이론치인 LR 전압과
등가 입력저항 inR 과 얼마나 차이가 나는지 논하시오. 즉, 21,, RRRR LS
저항값을 E24 계열 저항으로 바꾸어 계산하라. (20점)

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4. dB 계산법을 전력, 전압, 전류 관점에서 조사하시오. (10점)

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결과보고서(설계 및 제작 방법: 220점)
1. QUCS를 활용하여 10 [mW]와 1 [W]의 출력을 내는 저항 회로를 설계하
자. (20점)
가. DC(Direct Current)에 대한 전력 공식은 다음과 같다. IVP  ,
RIV 
나. 전류는 두 가지 방법으로 측정한다. 첫번째는 전류계로 직접 잰다.
두번째는 저항계로 저항값(R)을 재고 전압계로 전압(V)을 재어 I = V/R
을 계산한다.
다. 10 [mW]와 1 [W]의 전기 출력을 위해 저항은 하나씩만 사용한다.
라. 10 [mW]와 1 [W]의 출력을 손으로 만져 보아 전력이 열로 변환되는
것을 느끼자.
2. QUCS를 활용하여 LED를 켜는 회로를 설계하자. (30점)
가. 전류를 제한하기 위해 회로에 적절한 저항을 반드시 삽입하자. 저항
없이 DC 전압을 직접 LED에 인가하면 LED가 손상될 수 있다.
나. 기계 스위치를 이용하여 전류에 의해 LED가 개폐되는 다이오드 특성
을 확인하자.
다. LED를 손으로 만져 열이 느껴지는 지 확인하자.
라. 설계와 실험을 통해 LED의 밝기를 조절하기 위한 다양한 방법을 제
안하자.
마. 함수 발생기(Function Generator)를 사용하여 LED가 깜박이도록 하
자.
 함수 발생기의 주파수와 전압을 조정하여 LED가 1초에 10번 깜
박이도록 하자.
 함수 발생기의 다양한 신호 파형(사인파, 구형파, 삼각파 등)을
LED에 인가하여 LED의 밝기 특성을 관찰하자.
 LED에 f = 1 [MHz]를 인가하여 깜박임을 관찰하자. LED의 깜박
임이 느껴지는가?
3. QUCS를 활용하여 20 dB voltage attenuator를 설계한다. (110점)

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그림 1. Pi-type attenuator
그림 2. T-type attenuator
가. Pi-type과 T-type attenuator를 20 dB attenuation을 만족하도록 모두
설계한다. (20점)
▪ 설계시  50SR ,  kRL 1 으로 가정한다.
▪ 21,RR 는 E24 계열 저항값 범위안에서 자유롭게 선택한다.
▪ 20 dB attenuation은 inR 쪽에 걸리는 전압과 LR 에 걸리는 전압의 비율
로 결정하면 된다.
나. 설계시 입력 저항  50inR 이 되도록 설계해야 한다. (20점)
다. 설계치 21,RR 를 고정하고 부하 저항  kRL 10~100 로 변화시키면
서 attenuation과 inR 특성을 관찰한다.
▪ LR 이 커지면 attenuation은 어떻게 변화하는가? 왜 이런 특성을 나타
내는가? (10점)
▪ LR 이 커지면 inR 은 어떻게 변화하는가? 왜 이런 특성을 나타내는가?
(10점)
라. 설계치 21,RR 를 고정하고 저저항 부하인  100~5 로 변화시키면서
attenuation과 inR 특성을 관찰한다.

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▪ LR 이 작아지면 attenuation은 어떻게 변화하는가? 왜 이런 특성을 나
타내는가? (10점)
▪ LR 이 작아지면 inR 은 어떻게 변화하는가? 왜 이런 특성을 나타내는가?
(10점)
▪ 여러분이 설계한 attenuator가 저저항 부하에서도 잘 동작하는가? 잘
동작하지 않는다면 이유가 무엇인지 관찰결과를 바탕으로 설명하시오.
(30점)
4. Pi-type과 T-type attenuator 중 하나를 선택하여 회로로 제작한다. (60점)
▪ 함수 발생기(Function Generator)와 오실로스코프(Oscilloscope)를 이
용하여 AC 전압이 인가된 감쇄기의 전달 특성을 측정한다.
▪ 함수 발생기의 주파수는 100 [kHz]로 맞춘다.
▪ 함수 발생기에 내부 저항  50SR 이 있기 때문에 실험에서는 50
[Ohm] 저항을 연결하지 않는다.
▪ 측정 결과와 계산 결과를 비교하여 계산이 측정 결과를 제대로 예측하
는지 확인한다.
◦  kRL 10~100 에 대해 attenuation 측정과 계산 비교 (10점)
◦  kRL 10~100 에 대해 inR 측정과 계산 비교 (10점)
▪ 계산 결과와 측정 결과가 더욱 잘 맞도록 하려면 attenuator를 어떻게
모형화하여야 하는가?
◦ attenuator에 들어가는 저항을 실제 측정값을 바탕으로 모델링 (10점)
◦ 저항 측정을 통해 attenuator 계산 결과와 측정 결과가 더 잘 맞게
되었는가? 만약 그렇다면 이유를 설명하시오. (20점)
◦ 계산 결과와 측정 결과의 정밀도는 구체적으로 어떻게 되는가? 측정
결과가 참값이라고 가정한다. (10점)