중앙대학교 아날로그및디지털회로 예비보고서1

문서 내 토픽

• 1. High-Pass Filter 설계

  설계실습 계획서1-3-1에서는 초전형 적외선 센서(RE200B)와 증폭기 사이에 신호를 전달하는 High-Pass Filter(DC-block, 3-dB freq.=5 Hz)를 R과 C를 이용하여 설계하는 내용이 다루어졌습니다. 주어진 C 값 10uF와 3dB 주파수 5Hz를 이용하여 R 값을 3.183kΩ으로 계산하였습니다.

• 2. 2-stage Op-amp 반전증폭기 설계

  1-3-2에서는 적외선 센서의 출력신호를 증폭시키기 위해 2-stage Op-amp 반전증폭기를 설계하였습니다. 각 반전증폭기의 Overall Voltage Gain을 -100V/V로 설정하여 최종적으로 10000V/V의 증폭 결과를 얻도록 하였습니다. 저항 값은 1k와 100k를 사용하여 설계하였습니다.

• 3. LED 센서 연결을 통한 움직임 검출 신호 확인

  1-3-3에서는 1-3-2에서 설계한 Op-amp 출력 신호를 이용하여 센서의 움직임 검출 신호를 LED 점등으로 확인할 수 있는 회로를 추가하였습니다. Pspice에서는 LED 소자 대신 DIODE 소자를 사용하여 표현하였습니다.

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• 1. High-Pass Filter 설계

  High-Pass Filter는 입력 신호에서 저주파 성분을 제거하여 고주파 성분만을 통과시키는 필터 회로입니다. 이를 통해 원하는 주파수 대역의 신호만을 선별적으로 추출할 수 있습니다. High-Pass Filter 설계 시 고려해야 할 주요 요소는 차단 주파수, 필터 차수, 필터 유형(Butterworth, Chebyshev 등) 등입니다. 차단 주파수는 필터의 성능을 결정하는 핵심 요소로, 이를 적절히 선정하여 원하는 주파수 대역을 효과적으로 추출할 수 있습니다. 또한 필터 차수와 유형에 따라 필터의 주파수 응답 특성이 달라지므로, 응용 분야에 맞는 필터 설계가 필요합니다. High-Pass Filter 설계 시 이러한 요소들을 종합적으로 고려하여 최적의 필터 회로를 구현할 수 있습니다.

• 2. 2-stage Op-amp 반전증폭기 설계

  2-stage Op-amp 반전증폭기는 입력 신호를 반전시켜 증폭하는 회로로, 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 이 회로는 입력 단의 차동 증폭기와 출력 단의 공통 소스 증폭기로 구성됩니다. 설계 시 고려해야 할 주요 요소로는 입력 오프셋 전압, 이득, 대역폭, 안정성 등이 있습니다. 입력 오프셋 전압은 이상적인 Op-amp와 달리 실제 Op-amp에서 발생하는 문제로, 이를 최소화하기 위한 설계가 필요합니다. 또한 원하는 이득과 대역폭을 달성하기 위해 적절한 저항과 커패시터 값을 선정해야 합니다. 안정성 확보를 위해서는 보상 회로 설계도 중요합니다. 이러한 요소들을 종합적으로 고려하여 2-stage Op-amp 반전증폭기를 설계한다면, 안정적이고 성능 좋은 회로를 구현할 수 있습니다.

• 3. LED 센서 연결을 통한 움직임 검출 신호 확인

  LED 센서를 활용한 움직임 검출 시스템은 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있는 유용한 기술입니다. 이 시스템은 LED와 광 센서를 이용하여 움직임을 감지하는 원리로 작동합니다. LED에서 발생한 빛이 움직이는 물체에 반사되어 광 센서에 도달하면 센서 출력 신호가 변화하게 됩니다. 이를 통해 움직임 유무를 확인할 수 있습니다. LED 센서 연결 시 고려해야 할 사항으로는 LED와 광 센서의 배치, 감도 조절, 잡음 제거 등이 있습니다. LED와 센서의 최적 거리 및 각도 설정, 증폭기 회로 설계 등을 통해 안정적인 움직임 검출 성능을 확보할 수 있습니다. 또한 디지털 필터링 기법 등을 활용하여 외부 환경 변화에 따른 잡음을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 이러한 요소들을 종합적으로 고려하여 LED 센서 시스템을 설계한다면, 정확하고 신뢰성 높은 움직임 검출이 가능할 것입니다.