아날로그 전자회로 교과과정을 위한 비선형 발진기 설계 프로젝트

Nonlinear Oscillator Design Project for Analog Electronics Course

전자 및 통신공학 관련 학과에서 비선형 발진기는 핵심 교과목인 전자회로의 주요 내용이지만, 미적분을 포함하는 공업수학 등의 선행과목을 수강하지 않으면 이해하기 어려운 복잡한 수학적인 연산과정을 포함하고 있다. 또한 대부분의 시스템 동작의 원리는 단순한 블록 다이어그램으로 구성되어 있으며, 이는 실제 회로나 부품을 사용해서 현장에서 만들어지는 회로와는 많은 거리감이 있다. 본 연구의 목적은 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 이러한 간격을 극복하려는 시도이며, 비선형 발진기를 설계하기 위한 시뮬레이션 프로젝트를 고안하고 제안하였다. 다양한 능동 소자인 트랜지스터, Op amp 및 IC를 활용한 발진기를 PSpice를 이용하여 설계하고 시뮬레이션 한다. 지상-진상회로, 공진기의 주파수 응답과 귀환회로의 이득을 구하고, 발진기의 스위칭 작용과 시동조건을 만족하기 위한 다양한 시뮬레이션 조건을 적용하면서 시간 영역에서 파형을 관찰하고 FFT를 사용하여 스펙트럼을 분석하였다. 이러한 프로젝트의 시도는 학생들의 CAD 활용능력 및 문제해결능력 등을 함양할 수 있을 것이다.

Nonlinear oscillators are important parts of electronic circuits and core subjects among Electronics and Communication related departments. Those contain complex mathematical contents that are difficult to understand without taking advanced subjects such as Engineering Mathematics. Additionally the principles of system operation are composed of simple block diagrams, which are different with the actual circuits composed with various components. The purpose of this paper is trying to overcome the gap through the computer simulations and is proposed simulation projects to design nonlinear oscillators. By Estimation of the frequency response and the gain of the feedback circuit, and the applying the various simulation conditions in order to satisfy the switching action and the initial conditions, observe the waveforms at the time domain and analyze the spectrums by applying FFT. These trials will cultivate students ability to use CAD and problem solving skills.