적분요소회로 실험

소개글

1. [실험목적]
적분(I-제어요소) 제어요소의 회로해석과 시간 및 주파수 응답특성을 관측한다.
특징 : 입력전압 Vi와 시간의 곱에 비례한 전압을 출력한다.
용도 : 대수변환, 신호범위 압축, 아날로그 연산
주의 : OP 앰프의 입력바이어스 전류 및 콘덴서의 누설전류가 커다란 오차를 발생시키는 원인이 되므로 사용 시 주의를 필요로 한다.

2. [기본이론]
적분회로(그림 4.1)는 입력을 시간으로 적분한 결과를 출력한다. 동작이 시간의 차원을 가지기 때문에 타이머나 발진기 등의 시간폭을 생성하는 회로에 이용된다. 또한 정현파에 대해서는 주파수에 따라 이득이 변화하는 증폭기로서 동작하기 때문에 필터로도 사용된다. I제어요소는 P제어요소의 궤환저항 R2 대신에 콘데서로 대치하면 적분제어요소가 된다.

목차

1. [실험목적]
2. [기본이론]
3. [실험회로]
4. [사용기기 및 재료]

본문내용

1. [실험목적]
적분(I-제어요소) 제어요소의 회로해석과 시간 및 주파수 응답특성을 관측한다.
특징 : 입력전압 Vi와 시간의 곱에 비례한 전압을 출력한다.
용도 : 대수변환, 신호범위 압축, 아날로그 연산
주의 : OP 앰프의 입력바이어스 전류 및 콘덴서의 누설전류가 커다란 오차를 발생시키는 원인이 되므로 사용 시 주의를 필요로 한다.

2. [기본이론]
적분회로(그림 4.1)는 입력을 시간으로 적분한 결과를 출력한다. 동작이 시간의 차원을 가지기 때문에 타이머나 발진기 등의 시간폭을 생성하는 회로에 이용된다. 또한 정현파에 대해서는 주파수에 따라 이득이 변화하는 증폭기로서 동작하기 때문에 필터로도 사용된다. I제어요소는 P제어요소의 궤환저항 R2 대신에 콘데서로 대치하면 적분제어요소가 된다.

입력의 적분값을 얻는 용도로서는 초기값을 0에서부터 적분하지 않으면 안되기 때문에 스위치로서 콘덴서를 방전시키는 기능이 필요하다.
식 (4.3)을 그림으로 나타내면 그림 4.3으로 된다. 그림 4.3에서 T1구간은 is=0에서 충전전류는 흐르지 않는다. 증폭기의 증폭도 K=∞이므로 콘덴서 C의 전하는 방전하지 않는다. 따라서 전하가 축적된 상태로 유지된다. 그러나 실제적으로는 K의 값 및 증폭기의 입력 임피던스가 유한한 값을 가지고 있으므로 시간이 지남에 따라 어느 정도 방전을 한다.
적분제어요소의 출력전압은 입력전압의 적분치에 비례하며 적분동작의 감도를 나타내는 것은 적분시간이다.


4. [사용기기 및 재료]
(1) 2채널 오실로스코프
(2) 함수발생기
(3) Power supply DC. ±15V
(4) 브레드보드
(5) OP AMP μA741
(6) 저항 10kΩ, 1MΩ
(7) 가변저항 10kΩ
(8) 콘덴서 0.01μF, 0.022μF, 0.1μF, 0.2μF, 0.4μF

참고 자료

없음