Op Amp Digital 회로 pre/post-report

문서 내 토픽

1. Op Amp (Operational Amplifier, 연산 증폭기)

연산증폭기는 두개의 입력과 한개의 출력을 가지는 직류 연결형 전압 증폭기이다. 하나의 연산 증폭기는 입력 단자간의 전위차보다 백배에서 수 천배 큰 출력 전압을 생성한다. 회로 표기 기호에는 V+: 비반전 신호 입력, V-: 반전 신호 입력, Vout:출력, Vs+:양의 전원 공급 전압, Vs-:음의 전원 공급 전압이 있다.
2. Inverting Amplifier(반전 증폭기)

반전 증폭기는 입력된 신호 대해 정해진 증폭도로 신호가 반전되어 출력되는 증폭기이다. 음전압은 양전압으로, 양전압은 음전압으로 신호의 모양은 유지하면서 증폭된다. 반전 단자에 입력신호를 넣고 비반전 단자는 접지시킨다. 이를 이용하여 Gain=-Rf/Rin 공식을 도출할 수 있다.
3. 전압 분배 법칙(Voltage Divider Rule)

전압분배법칙은 다른전압(Vin)에 비례하는 전압(Vout)을 만들기 위해 사용되며, 여러 저항이 연결 되어 있을 때, 특정 저항에 걸리는 전압, 즉, 해당 저항에서의 전압 강하(Voltage Drop)을 계산하는 법칙이다.
4. 전류 분배 법칙(Current Divider Rule)

전류 분배법칙은 여러 저항들이 연결되어 있을때, 특정 저항에 흐르는 전류를 계산하는 법칙이다.
5. 실험 1. Inverting op amp 회로 구성

Ri값을 1kΩ, 10kΩ, 100kΩ으로 했을 때의 회로의 Gain 값을 구하였다. 이론상의 Gain 값은 Gain=-Rf/Ri 공식을 통해 계산하였고, 실제 회로 구성을 통해 측정한 Gain 값과 비교하였다. 실험 결과 이론상의 Gain 값과 측정된 Gain 값이 대략 유사한 것을 확인할 수 있었다.
6. 실험 2. Oscilloscope를 이용한 input/output 신호 확인

Oscilloscope의 2개의 Channel을 동시에 연결하여 input signal과 output signal의 부호가 바뀌었는지 확인하였다. 그래프의 위상의 반전을 통해 input과 output signal의 부호가 바뀌었음을 확인할 수 있었다.
7. 실험 3. 두개의 inver amplifier 회로 구성

두개의 inver amplifier 회로를 이용하여, peak to peak voltage=2V, frequency=200Hz인 sin파의 신호를 같은 부호의 20mV sin파가 output으로 나오도록 회로를 구성하였다. 최종적으로 Oscilloscope의 두 단자를 사용하여 구성한 회로의 input과 output신호가 같은 부호임을 확인하였다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. Op Amp (Operational Amplifier, 연산 증폭기)

Op Amp(Operational Amplifier, 연산 증폭기)는 전자 회로에서 매우 중요한 역할을 하는 핵심 소자입니다. Op Amp는 입력 신호를 증폭하고 처리하여 원하는 출력 신호를 생성하는 기능을 수행합니다. 이를 통해 다양한 전자 회로 및 시스템에서 신호 처리, 제어, 필터링 등의 기능을 구현할 수 있습니다. Op Amp는 높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스, 높은 이득, 낮은 오프셋 전압 등의 특성을 가지고 있어 아날로그 회로 설계에 매우 유용하게 사용됩니다. 또한 Op Amp는 다양한 피드백 회로를 통해 증폭기, 적분기, 미분기, 비교기 등 다양한 기능을 구현할 수 있어 전자 회로 설계에 필수적인 소자라고 할 수 있습니다.
2. Inverting Amplifier(반전 증폭기)

Inverting Amplifier(반전 증폭기)는 Op Amp를 이용한 대표적인 증폭기 회로 중 하나입니다. 이 회로는 입력 신호를 반전시켜 증폭하는 기능을 수행합니다. 반전 증폭기는 입력 신호와 출력 신호가 180도 위상차를 가지게 되며, 이득은 피드백 저항과 입력 저항의 비율에 의해 결정됩니다. 반전 증폭기는 신호 처리, 필터링, 제어 등 다양한 응용 분야에서 활용되며, 특히 차동 증폭기와 결합하여 차동 신호 처리에 유용하게 사용됩니다. 또한 반전 증폭기는 간단한 구조와 안정적인 동작 특성으로 인해 아날로그 회로 설계에서 매우 중요한 회로 구성 요소라고 할 수 있습니다.
3. 전압 분배 법칙(Voltage Divider Rule)

전압 분배 법칙(Voltage Divider Rule)은 전기 회로에서 매우 중요한 기본 법칙 중 하나입니다. 이 법칙에 따르면 직렬로 연결된 두 저항 사이의 전압은 각 저항의 저항값에 반비례하여 분배됩니다. 이를 통해 원하는 출력 전압을 쉽게 계산할 수 있으며, 다양한 전자 회로 설계에 활용됩니다. 전압 분배 법칙은 간단하지만 매우 강력한 법칙으로, 전자 회로 설계 및 분석에 필수적인 기본 개념입니다. 이 법칙을 이해하고 활용할 수 있는 능력은 전자 공학 분야에서 매우 중요한 기술이라고 할 수 있습니다.
4. 전류 분배 법칙(Current Divider Rule)

전류 분배 법칙(Current Divider Rule)은 전기 회로에서 전류가 병렬로 연결된 두 저항 사이에 어떻게 분배되는지를 설명하는 기본 법칙입니다. 이 법칙에 따르면 병렬로 연결된 두 저항 사이의 전류는 각 저항의 저항값에 반비례하여 분배됩니다. 이를 통해 원하는 출력 전류를 쉽게 계산할 수 있으며, 다양한 전자 회로 설계에 활용됩니다. 전류 분배 법칙은 전압 분배 법칙과 함께 전자 회로 설계의 기본 개념으로, 회로 분석 및 설계 시 필수적으로 이해해야 할 중요한 법칙입니다. 이 법칙을 이해하고 활용할 수 있는 능력은 전자 공학 분야에서 매우 중요한 기술이라고 할 수 있습니다.
5. 실험 1. Inverting op amp 회로 구성

Inverting op amp 회로 구성 실험은 Op Amp의 기본 동작 원리와 반전 증폭기 회로의 특성을 이해하는 데 매우 중요한 실험입니다. 이 실험을 통해 Op Amp의 입력 임피던스, 출력 임피던스, 이득 등의 특성을 직접 확인할 수 있으며, 피드백 저항과 입력 저항의 비율에 따른 이득 변화를 관찰할 수 있습니다. 또한 입력 신호와 출력 신호의 위상 차이를 확인함으로써 반전 증폭기의 동작 원리를 이해할 수 있습니다. 이러한 실험 경험은 Op Amp 및 아날로그 회로 설계 능력 향상에 크게 도움이 될 것입니다.
6. 실험 2. Oscilloscope를 이용한 input/output 신호 확인

Oscilloscope를 이용한 input/output 신호 확인 실험은 Op Amp 회로의 동작을 직접 관찰하고 분석할 수 있는 매우 중요한 실험입니다. 이 실험을 통해 입력 신호와 출력 신호의 파형, 진폭, 주파수 등의 특성을 확인할 수 있으며, 회로의 동작 원리와 성능을 깊이 있게 이해할 수 있습니다. Oscilloscope는 아날로그 및 디지털 회로 분석에 필수적인 장비로, 이 실험을 통해 Oscilloscope 사용 방법과 신호 분석 기술을 익힐 수 있습니다. 이러한 실험 경험은 전자 회로 설계 및 분석 능력 향상에 크게 기여할 것입니다.
7. 실험 3. 두개의 inver amplifier 회로 구성

두 개의 inverting amplifier 회로를 구성하는 실험은 Op Amp 기반 회로 설계 능력을 향상시키는 데 매우 유용한 실험입니다. 이 실험을 통해 두 개의 반전 증폭기를 직렬로 연결하여 전체 이득을 조절하는 방법을 익힐 수 있습니다. 또한 각 증폭기 단의 입력 신호와 출력 신호를 Oscilloscope로 관찰하여 회로의 동작을 분석할 수 있습니다. 이러한 실험 경험은 복잡한 아날로그 회로 설계 및 분석 능력 향상에 도움이 될 것입니다. 특히 차동 증폭기, 차동 신호 처리 등 다양한 응용 분야에서 활용할 수 있는 기술을 습득할 수 있을 것입니다.