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오실로스코프 감쇄 probe는 입력전압을 10배 배율로 줄이도록 설계된… | 전기기사 실기 2018년 3회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

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오실로스코프 감쇄 probe는 입력전압을 10배 배율로 줄이도록 설계된다. 오실로스코프 입력 임피던스 RsR_s는 1[MΩ], probe 내부 저항 RpR_p는 9[MΩ]이다.

(1) probe 입력전압 vi=220v_i = 220[V]일 때 오실로스코프에 나타나는 전압은?
(2) Rs=1R_s=1[MΩ]과 Cs=200C_s=200[pF]이 병렬일 때, CsC_s에 대한 테브난 등가회로가 아래와 같다면 시정수 τ\tauvi=220v_i = 220[V]에서의 테브난 등가전압 EthE_{th}를 구하시오. (등가회로: Rth=0.9R_{th}=0.9[MΩ]와 CsC_s 직렬, viv_i 인가)
(3) 인가 주파수 10[kHz]일 때 주기는 몇 [ms]인가?
문제이미지
해설
(1) probe와 입력저항의 직렬 분압이므로 배율 n=Rp+RsRs=10n=\dfrac{R_p+R_s}{R_s}=10.
V2=vin=22010=22V_2=\dfrac{v_i}{n}=\dfrac{220}{10}=22 [V]

(2) 테브난 등가저항 Rth=RpRsRp+Rs=9×19+1=0.9R_{th}=\dfrac{R_p\cdot R_s}{R_p+R_s}=\dfrac{9\times1}{9+1}=0.9 [MΩ]
① 시정수 τ=RthCs=0.9×106×200×1012=180×106\tau = R_{th}\,C_s = 0.9\times10^{6}\times200\times10^{-12}=180\times10^{-6} [s] = 180 [μs]
② 등가전압 Eth=RsRp+Rsvi=19+1×220=22E_{th}=\dfrac{R_s}{R_p+R_s}\,v_i=\dfrac{1}{9+1}\times220=22 [V]

(3) T=1f=110×103=0.1×103T=\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{10\times10^{3}}=0.1\times10^{-3} [s] = 0.1 [ms]


[해설]

감쇄 probe는 오실로스코프 입력저항과 probe 내부저항의 직렬 전압분배로 배율을 만들므로, 배율은 (Rp+Rs)/Rs로 정해진다는 원리를 알면 모든 소문항이 같은 회로에서 풀린다.

Rp=9[MΩ], Rs=1[MΩ]이면 배율은 정확히 10배가 되어 probe 설계 스펙과 일치하고, 두 저항의 병렬값이 곧 커패시터 Cs를 보는 테브난 등가저항(0.9[MΩ])이 된다.

시정수는 이 등가저항과 Cs의 곱(τ=RthCs\tau=R_{th}C_s)으로 구하고, 테브난 등가전압은 전압분배 그대로 22[V]로 (1)과 같은 값이 나오며, 주기는 T=1fT=\dfrac{1}{f}이므로 10[kHz]에서 0.1[ms]다.

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