A+ 연세대학교 기초아날로그실험 12주차 결과레포트

문서 내 토픽

1. 3 Op-amp IA 회로

3 Op-amp IA 회로를 구성하여 입력 신호를 100배 증폭할 수 있음을 확인하였다. 실제 회로 구현 시 소자 값의 오차로 인해 약 1.57%의 오차가 있었지만 목표 gain 100에 근접한 결과를 얻을 수 있었다.
2. Notch Filter

Notch filter를 구현하여 중심 주파수 약 58.9Hz에서 출력 전압이 크게 감소하는 것을 확인하였다. Bode analyzer를 사용하여 분석한 결과 중심 주파수는 약 57.54Hz로 나타났다.
3. Low Pass Filter

Low Pass Filter를 구현하여 cut off frequency 약 131.83Hz에서 -3dB gain을 갖는 것을 확인하였다. 이는 목표 cut off frequency 159Hz와 약 17.1%의 오차를 보였는데, Bode analyzer의 한계와 소자 오차가 원인으로 보인다.
4. High Pass Filter

High Pass Filter를 구현하여 cut off frequency 약 4.79Hz~5.01Hz 사이의 값을 갖는 것을 확인하였다. 이는 목표 cut off frequency 5Hz와 4.2%~0.2%의 오차를 보였다.
5. ECG Readout Circuit

3 Op-amp IA 회로와 3가지 filter(Notch, LPF, HPF)를 직렬로 연결하여 ECG Readout 회로를 구현하였다. 실제 ECG 측정 시 전극 부착 위치 등의 오차로 인해 이론적인 ECG 파형과 다소 차이가 있었지만, 각 filter의 역할을 확인할 수 있었다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 3 Op-amp IA 회로

3 Op-amp IA 회로는 차동 증폭기와 차동 입력 증폭기를 결합한 회로로, 높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스, 높은 공통 모드 제거비(CMRR)와 같은 장점을 가지고 있습니다. 이 회로는 생체 신호 측정, 센서 신호 증폭, 계측기 설계 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 특히 생체 신호 측정 시 발생할 수 있는 노이즈 제거에 효과적이며, 정밀한 신호 증폭이 필요한 응용 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이 회로의 설계 시 입력 오프셋 전압, 이득 정밀도, 공통 모드 제거비 등의 특성을 고려해야 하며, 실제 구현 시 각 Op-amp의 특성과 상호 작용을 면밀히 분석해야 합니다.
2. Notch Filter

Notch Filter는 특정 주파수 대역을 제거하는 필터로, 전력선 노이즈 제거, 진동 분석, 음향 신호 처리 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 이 필터는 매우 좁은 대역폭을 가지고 있어 원하지 않는 주파수 성분만을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 설계 시 중심 주파수와 Q 값을 적절히 선택하여 필터 특성을 최적화해야 합니다. 또한 능동 필터와 수동 필터 구현 방식에 따라 회로 복잡도, 전력 소모, 성능 등이 달라지므로 응용 분야에 맞는 적절한 구현 방식을 선택해야 합니다. Notch Filter는 다양한 신호 처리 분야에서 중요한 역할을 하며, 향후 더욱 발전된 설계 기술과 응용 분야가 나타날 것으로 기대됩니다.
3. Low Pass Filter

Low Pass Filter는 저주파 신호를 통과시키고 고주파 신호를 차단하는 필터로, 아날로그 신호 처리, 디지털 신호 처리, 전력 전자 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 이 필터는 신호의 고주파 성분을 제거하여 원하는 대역의 신호를 추출하거나 노이즈를 제거하는 데 사용됩니다. 설계 시 차단 주파수, 감쇠 특성, 위상 특성 등을 고려해야 하며, 능동 필터와 수동 필터 구현 방식에 따라 회로 복잡도, 전력 소모, 성능 등이 달라집니다. 최근에는 디지털 신호 처리 기술의 발전으로 고성능 Low Pass Filter 구현이 가능해졌으며, 이를 통해 더욱 정밀한 신호 처리가 가능해졌습니다. 향후 Low Pass Filter는 다양한 응용 분야에서 더욱 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
4. High Pass Filter

High Pass Filter는 고주파 신호를 통과시키고 저주파 신호를 차단하는 필터로, 오디오 신호 처리, 생체 신호 측정, 통신 시스템 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 이 필터는 DC 성분이나 저주파 노이즈를 제거하여 원하는 주파수 대역의 신호를 추출하는 데 사용됩니다. 설계 시 차단 주파수, 감쇠 특성, 위상 특성 등을 고려해야 하며, 능동 필터와 수동 필터 구현 방식에 따라 회로 복잡도, 전력 소모, 성능 등이 달라집니다. 최근에는 디지털 신호 처리 기술의 발전으로 고성능 High Pass Filter 구현이 가능해졌으며, 이를 통해 더욱 정밀한 신호 처리가 가능해졌습니다. 향후 High Pass Filter는 다양한 응용 분야에서 더욱 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
5. ECG Readout Circuit

ECG Readout Circuit은 심전도 신호를 측정하고 증폭하는 회로로, 의료 진단, 건강 모니터링, 스포츠 생리학 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 이 회로는 미세한 심전도 신호를 정확하게 측정하고 증폭하기 위해 고입력 임피던스, 높은 공통 모드 제거비, 낮은 노이즈 등의 특성이 요구됩니다. 설계 시 전극 인터페이스, 차동 증폭기, 필터링, 디지털화 등의 단계를 고려해야 하며, 각 단계의 최적화를 통해 정확하고 안정적인 ECG 신호 측정이 가능합니다. 최근에는 CMOS 집적 회로 기술의 발전으로 소형화, 저전력화, 고성능화된 ECG Readout Circuit 구현이 가능해졌으며, 이를 통해 다양한 응용 분야에서 활용도가 높아지고 있습니다.