인하대 전자공학실험1 OPAMP 미분기 적분기

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목차

I. 실습 1단계
1. 적분기 회로 구성 및 분석
2. 미분기 회로 구성 및 분석

II. 실습 2단계
1. 미분기 회로분석
2. 적분기 회로분석

본문내용

<동작 원리설명>
적분기
적분기에서, V_in을 통해 전압이 인가되면 전류가 피드백 캐패시터 C를 지나서 V_out으로 흐르게 된다. 이때 OP-AMP의 inverting node에 흘러 들어오는 전류는 저항을 통해 흘러 옴의 법칙에 의해 (V_in (t))/R를 갖는다. 이 전류가 흘러, V_out은 V_in을 시간에 대해 적분한 값을 저항과 캐패시터의 크기로 나눈 값을 갖는다. 즉, V_out=-1/RC ∫_0^t▒〖V_in (τ) 〗 dτ을 만족한다 출력전압은 입력전압이 적분이 되어 출력된 전압이기에 이 회로를 적분기라고 한다. 이때, 기본 적분기의 경우 DC gain이 무한대로 갈 수 있어 OP-AMP의 DC offset 전압 또는 전류로 인해 포화 상태가 될 수 있다. 이를 보완하기 위해 커패시터와 병렬로 저항을 추가한다. 주파수가 한계 주파수보다 작을 경우 커패시터가 무시되어 반전 증폭 회로로 작동하게 되고 주파수가 한계 주파수보다 클 경우에는 커패시터와 병렬로 연결된 저항이 무시되어 적분 동작을 하게 된다.

미분기
미분기에서, V_in을 통해 전압이 인가되면 전류가 피드백 저항 R을 지나 V_out으로 흐르게 된다. 최초 input node에서 흐르기 시작한 전류는 캐패시터 C를 지나와 C(dV_in (t))/dt가 된다. 전류가 피드백의 저항 R을 지나 V_out=-RC (dV_in (t))/dt가 된다. 출력전압이 입력전압을 미분한 것이기 때문에 미분기라고 한다. 일반적인 미분기는 주파수가 높아질수록 gain이 무한대가 되고 입력 임피던스가 작아지게 된다. 이를 보완하기 위해서 커패시터 쪽에 저항을 추가하고, 저항과 병렬로 커패시터를 달아준다. 추가된 저항은 고주파 시에 커패시터의 임피던스가 작아지는 것을 보완하고, 추가된 커패시터는 고주파 시 고주파 신호를 완충하는 역할을 한다. 주파수가 한계 주파수보다 커질 경우에는 반전 증폭 회로로 동작하게 되고 한계 주파수보다 작을 경우에는 미분 동작을 하게 된다.

참고 자료

없음