서강대학교 고급전자회로실험 4주차 예비/결과레포트 (A+자료)

문서 내 토픽

1. 전압분배 회로

실험회로1은 간단한 전압분배 회로로 해석할 수 있다. 직렬 R1C1와 병렬 R2C2에 의해, 전압의 gain은 f < 20kHz일 때는 주파수가 증가함에 따라 같이 증가하다가, 그 이후에는 감소하게 된다. myDAQ의 bode analyzer로 주파수 특성을 측정한 결과, 10Hz < f < 20kHz의 입력 신호에 대해서는 gain이 -50dB에서 -10dB까지 증가하는 모습을 보였다. 이는 PSpice 시뮬레이션의 결과와 경향성이 같다. 100Hz와 20kHz의 입력 신호에 대해서, gain값 또한 각각 -30dB, -10dB로, 시뮬레이션의 결과와 1%정도의 오차율을 보이며 거의 일치했다.
2. 발진기 회로

실험회로2는 positive feedback이 적용된 OP AMP 회로이다. OP AMP는 differential input을 매우 큰 open loop gain AV로 증폭시키게 되기에, V+가 V_보다 크면 L+(이론상 9V) , V+가 V_보다 작으면 L_(이론상 -9V)가 출력되는 비교기로서의 역할을 하게 된다. 실험회로2는 전압분배로 positive feedback이 구성되었고 OP AMP의 input 단자로 들어가는 전류는 ideal하게 0A이므로, V+ = (1/3)Vout의 관계가 항상 성립하게 된다. 따라서 V+ node는 (1/3)L+ 또는 (1/3)L-에 해당하는 전압값을 가지게 된다.
3. 비교기 회로

실험회로3은 positive feedback이 적용된 OP AMP 회로이다. OP AMP는 differential input을 매우 큰 open loop gain AV로 증폭시키게 되기에, V+가 V_보다 크면 L+(이론상 9V) , V+가 V_보다 작으면 L_(이론상 -9V)가 출력되는 비교기로서의 역할을 하게 된다. 실험회로3은 전압분배로 positive feedback이 구성되었고 OP AMP의 input 단자로 들어가는 전류는 ideal하게 0A이므로, V+ = (1/3)Vout의 관계가 항상 성립하게 된다. 따라서 V+ node는 (1/3)L+ 또는 (1/3)L-에 해당하는 전압값을 가지게 된다.
4. 구형파 발생기 회로

실험회로4를 분석해보면, 기본적인 부분은 실험회로3에서 설명했던 것과 같다. 실험회로3에서 V- node가 gnd가 되고, 5kΩ이 입력신호 Vin과 연결된 회로라고 볼 수 있다. KCL을 이용해 V+ node의 전압을 계산해보면, V+ = (1/3)(Vout + 2Vin)으로 결정될 것이다. Vin이 증가하거나 감소할 때, Vout이 미세하게 변화하는 모습을 실험에서 관찰할 수 있었다. 이는 Vout = AV(V+ - V-)로 결정되고, V-는 0V이기에, Vin에 따라 V+값이 변화하면서, Vout또한 그것의 gain배만큼 변화하는 것으로 해석할 수 있다.
5. 구형파 발생기 설계

실험회로5의 구형파 발생기의 기본 주파수가 10 kHz가 되도록 RC의 값을 설계하면, C=0.1μF일 때 R=400Ω일 때 기본주파수가 10kHz가 된다. 이때 R1양단의 진폭은 330mV이다. 하지만 주파수가 높아져서, 파형이 구형파에서 벗어난 모습을 띤다. C=0.22μF일 때 R=100Ω일 때 기본주파수가 10kHz가 된다. 이때 R1 양단의 진폭은 87mV이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 전압분배 회로

전압분배 회로는 전자 회로에서 매우 중요한 역할을 합니다. 이 회로는 입력 전압을 원하는 출력 전압으로 변환하는 데 사용됩니다. 전압분배 회로는 간단한 구조와 작동 원리를 가지고 있지만, 정확한 설계와 구현이 필요합니다. 전압분배 회로는 다양한 전자 장치에 사용되며, 전원 공급 장치, 센서 회로, 증폭기 등에 널리 활용됩니다. 이 회로의 설계 시 부하 변화, 온도 변화, 부품 공차 등을 고려해야 하며, 안정적이고 효율적인 동작을 위해 적절한 저항값 선정이 중요합니다. 전압분배 회로는 전자 회로 설계의 기본이 되는 중요한 회로 구조라고 할 수 있습니다.
2. 발진기 회로

발진기 회로는 전자 회로에서 매우 중요한 역할을 합니다. 이 회로는 주기적인 신호를 생성하여 다양한 전자 장치에 사용됩니다. 발진기 회로는 크게 RC 발진기, LC 발진기, 크리스탈 발진기 등으로 구분됩니다. 각 발진기 회로는 고유한 특성과 장단점을 가지고 있어, 용도와 요구 사항에 따라 적절한 회로를 선택해야 합니다. 발진기 회로의 설계 시 주파수 안정성, 출력 파형의 품질, 전력 소모 등을 고려해야 하며, 적절한 부품 선정과 회로 구현이 필요합니다. 발진기 회로는 통신, 신호 처리, 타이밍 등 다양한 분야에서 활용되며, 전자 회로 설계의 핵심 요소라고 할 수 있습니다.
3. 비교기 회로

비교기 회로는 전자 회로에서 매우 중요한 역할을 합니다. 이 회로는 두 개의 입력 신호를 비교하여 출력 신호를 생성합니다. 비교기 회로는 간단한 구조와 작동 원리를 가지고 있지만, 정확한 설계와 구현이 필요합니다. 비교기 회로는 다양한 전자 장치에 사용되며, 센서 신호 처리, 전압 레벨 검출, 과전류 보호 등에 널리 활용됩니다. 이 회로의 설계 시 입력 오프셋 전압, 히스테리시스, 응답 속도 등을 고려해야 하며, 안정적이고 정확한 동작을 위해 적절한 부품 선정과 회로 구현이 중요합니다. 비교기 회로는 전자 회로 설계의 기본이 되는 중요한 회로 구조라고 할 수 있습니다.
4. 구형파 발생기 회로

구형파 발생기 회로는 전자 회로에서 매우 중요한 역할을 합니다. 이 회로는 정사각형 모양의 파형을 생성하여 다양한 전자 장치에 사용됩니다. 구형파 발생기 회로는 크게 RC 구형파 발생기, 트랜지스터 구형파 발생기, 오퍼레이셔널 증폭기 구형파 발생기 등으로 구분됩니다. 각 구형파 발생기 회로는 고유한 특성과 장단점을 가지고 있어, 용도와 요구 사항에 따라 적절한 회로를 선택해야 합니다. 구형파 발생기 회로의 설계 시 주파수 안정성, 출력 파형의 품질, 전력 소모 등을 고려해야 하며, 적절한 부품 선정과 회로 구현이 필요합니다. 구형파 발생기 회로는 디지털 회로, 타이밍 회로, 신호 처리 등 다양한 분야에서 활용되며, 전자 회로 설계의 핵심 요소라고 할 수 있습니다.
5. 구형파 발생기 설계

구형파 발생기 회로 설계는 전자 회로 설계에서 매우 중요한 부분입니다. 구형파 발생기는 디지털 회로, 타이밍 회로, 신호 처리 등 다양한 분야에서 활용되므로, 정확하고 안정적인 동작이 필요합니다. 구형파 발생기 설계 시 고려해야 할 사항은 다음과 같습니다. 첫째, 원하는 주파수 범위와 출력 파형의 특성을 정의해야 합니다. 이를 바탕으로 적절한 회로 구조(RC, 트랜지스터, 오퍼레이셔널 증폭기 등)를 선택해야 합니다. 둘째, 회로 구현을 위한 부품 선정이 중요합니다. 저항, 커패시터, 트랜지스터 등의 값과 특성을 고려하여 안정적인 동작이 가능하도록 해야 합니다. 셋째, 회로의 전원 공급, 부하 변화, 온도 변화 등 외부 요인에 대한 영향을 최소화하는 설계가 필요합니다. 이를 위해 적절한 바이어스 회로, 보상 회로 등을 구현해야 합니다. 넷째, 출력 파형의 품질을 높이기 위해 파형 정형 회로를 추가할 수 있습니다. 이를 통해 상승/하강 시간, 오버슈트, 리플 등을 개선할 수 있습니다. 구형파 발생기 설계는 전자 회로 설계의 핵심 기술 중 하나이며, 정확한 분석과 설계 기술이 필요합니다. 이를 통해 안정적이고 효율적인 구형파 발생기 회로를 구현할 수 있습니다.