A+ 연세대학교 기초아날로그실험 11주차 예비레포트

문서 내 토픽

1. ECG (Electrocardiogram, 심전도)

ECG, 심전도란 심장이 활동할 때 발생시키는 전기적인 신호를 인체의 체표면에서 측정하여 기록한 것이다. 이것이 가능한 이유는 심장은 근육으로 이루어져 있으며 이 근육은 전기적인 신호에 반응하여 이완/수축하기 때문이다. 이러한 ECG는 심장의 전기적인 활동으로 인해 발생한 데이터이므로 심장의 전기적인 활동을 평가하고 그 결과를 통하여 심장의 기계적인 활동까지 추정할 수 있다. 따라서 심장질환을 진단할 때 유용하게 사용된다.
2. Instrumentation Amplifier (IA)

우리가 이번 실험에서 사용할 Instrumentation Amplifier 회로는 그림5와 같은 3개의 Op-amp를 사용한 IA 회로이다. IA 회로는 Differential Amplifier와 비슷한 기능을 가지지만 보통 Differential Amplifier에 비해 IA 회로를 더 자주 사용하게 된다. 그 이유는 IA회로가 Differential Amplifier 회로에 비해 장점이 더 존재하기 때문이다. 구체적으로 IA 회로는 Differential Amplifier에 비해 노이즈가 적고, 간편하게 회로의 gain을 조절할 수 있으며, CMRR 값을 높게 유지할 수 있다는 점 등이 있다.
3. RLC 회로 분석

4개의 RLC 회로에 대해 분석해보았다. 이 회로들은 모두 하나의 입력 전압원에 저항, 인덕터, 축전기가 직렬로 연결되어 있으며 그 순서와 측정하는 출력 전압만 달라진다. 이러한 회로 구성으로 인해 4개의 회로가 공통적으로 갖는 특성을 확인할 수 있었다. 특히 공진주파수, damping ratio, Q factor 등의 특성을 이론적으로 계산하고 PSPICE 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
4. Notch Filter

그림28과 같은 Notch Filter 회로를 구현해보았다. 회로의 조건으로 Capacitance 일 때 중심 주파수 , Q factor Q>5를 만족하도록 하는 저항 값을 결정하였다. 이론적으로 계산한 결과와 PSPICE 시뮬레이션 결과를 비교하여 중심 주파수와 Q factor가 이론값과 유사한 것을 확인하였다.
5. Low Pass Filter

그림31과 같은 Low Pass Filter를 구현해보았다. 회로의 조건으로 저항 일 때 cut off frequency 를 만족하도록 Capacitance 와 저항 값을 결정하였다. 이론적으로 계산한 결과와 PSPICE 시뮬레이션 결과를 비교하여 cut off frequency와 출력 전압의 가 이론값과 유사한 것을 확인하였다.
6. High Pass Filter

그림42와 같은 High Pass Filter를 구현해보았다. 회로의 조건으로 축전기 ,저항 일 때 cut off frequency 를 만족하도록 저항 값을 결정하였다. 이론적으로 계산한 결과와 PSPICE 시뮬레이션 결과를 비교하여 cut off frequency와 출력 전압의 가 이론값과 유사한 것을 확인하였다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. ECG (Electrocardiogram, 심전도)

ECG는 심장의 전기적 활동을 측정하여 심장 건강을 진단하는 중요한 의료 기술입니다. ECG 신호는 매우 작은 전압 변화를 감지해야 하므로, 정확한 측정을 위해서는 고성능 증폭기와 필터링 기술이 필요합니다. ECG 신호는 심장의 복잡한 생리학적 과정을 반영하므로, 숙련된 의료진의 해석이 필요합니다. 최근에는 휴대용 ECG 기기와 원격 모니터링 기술이 발전하면서 ECG 검사의 접근성과 편의성이 크게 향상되고 있습니다. 이를 통해 심장 질환의 조기 발견과 관리가 가능해져 환자의 삶의 질 향상에 기여할 것으로 기대됩니다.
2. Instrumentation Amplifier (IA)

Instrumentation Amplifier(IA)는 매우 작은 전압 신호를 증폭하고 노이즈를 제거하는 데 사용되는 중요한 전자 회로 소자입니다. IA는 생체 신호 측정, 센서 신호 처리, 정밀 계측 등 다양한 분야에서 활용됩니다. IA의 주요 특징은 높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스, 높은 공통 모드 제거비(CMRR), 낮은 오프셋 전압 등입니다. 이를 통해 미세한 신호를 정확하게 증폭하고 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있습니다. 최근에는 집적회로 기술의 발전으로 소형화, 저전력화된 IA가 개발되어 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. IA는 전자 계측 및 신호 처리 분야에서 매우 중요한 역할을 하는 핵심 회로 소자라고 할 수 있습니다.
3. RLC 회로 분석

RLC 회로는 저항(R), 인덕터(L), 캐패시터(C)로 구성된 전기 회로로, 다양한 주파수 특성을 가지고 있어 전자 회로 설계에서 매우 중요한 역할을 합니다. RLC 회로의 주파수 응답 특성은 공진 주파수, 대역폭, 품질 계수 등으로 분석할 수 있습니다. 이를 통해 특정 주파수 대역의 신호를 선택적으로 통과시키거나 차단할 수 있는 필터 회로를 설계할 수 있습니다. 또한 RLC 회로는 전력 변환 회로, 임피던스 정합 회로 등 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. RLC 회로 분석은 전자 회로 설계의 기본이 되는 중요한 주제이며, 회로 이론, 신호 처리, 전력 전자 등 전기전자 공학 전반에 걸쳐 깊이 있게 다루어져야 할 것입니다.
4. Notch Filter

Notch Filter는 특정 주파수 대역을 제거하는 필터로, 전력선 주파수 노이즈 제거, 전자기기의 스위칭 노이즈 제거, 음향 신호 처리 등 다양한 분야에서 활용됩니다. Notch Filter는 좁은 대역폭을 가지고 있어 원하는 주파수 성분만을 정밀하게 제거할 수 있습니다. 이를 위해서는 고품질의 수동 소자(저항, 캐패시터, 인덕터)와 정밀한 회로 설계가 필요합니다. 최근에는 디지털 신호 처리 기술의 발전으로 소프트웨어 기반의 Notch Filter도 개발되고 있습니다. 이를 통해 하드웨어 구현의 복잡성을 줄이고 유연성을 높일 수 있습니다. Notch Filter는 전자 회로 설계와 신호 처리 분야에서 매우 중요한 기술이며, 지속적인 연구 개발을 통해 더욱 발전할 것으로 기대됩니다.
5. Low Pass Filter

Low Pass Filter(LPF)는 저주파 신호는 통과시키고 고주파 신호는 차단하는 필터로, 아날로그 및 디지털 신호 처리 분야에서 널리 사용됩니다. LPF는 샘플링 이론에 따라 고주파 성분을 제거하여 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의 별도의