AD/DA 컨버터 응용전기회로 실험 결과보고서

본 내용은 " [부산대학교 응전실1(응용전기전자실험1)]AD DA 컨버터 응용전기회로 결과보고서 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.10.01

문서 내 토픽

• 1. A/D 및 D/A 변환기

  A/D 변환기와 D/A 변환기의 원리와 동작을 이해하고 기본적인 A/D, D/A 변환기 회로를 학습한다. 이 실험에서는 NE555 타이머와 7490 카운터를 이용하여 D/A 변환기를 구성하고, 7490 카운터에서 나온 이산신호를 적절한 저항값으로 연결하여 D/A 변환기를 구현할 수 있음을 확인한다. 출력 전압은 계단함수 형태로 0V부터 시작하여 일정한 간격으로 상승하며, 10진 카운팅 후 다시 0V로 초기화된다.

• 2. 7490 카운터 및 JK 플립플롭

  7490 IC는 내부에 4개의 JK 플립플롭으로 구성되어 있으며, 각 플립플롭의 핀 연결 방식에 따라 다양한 역할을 수행한다. 첫 번째 플립플롭은 2진 카운터 역할을 하고, 2~4번째 플립플롭은 각각의 CLOCK 신호에 따라 상태가 변한다. 12번핀과 1번핀을 연결하면 10진 카운터로 동작하며, 출력은 0000부터 1001까지 순환한다. 각 플립플롭의 J, K 입력값과 CLOCK 신호의 하강엣지에 따라 출력값이 결정된다.

• 3. NE555 타이머 회로

  NE555 타이머는 무한 구형파를 생성하여 7490 카운터의 CLOCK 입력으로 사용된다. 14번핀으로 입력된 구형파는 각 플립플롭의 하강엣지마다 상태 변화를 유발한다. 이를 통해 안정적인 클록 신호를 제공하여 카운터의 정확한 동작을 보장한다.

• 4. 저항 가중치를 이용한 D/A 변환

  7490 카운터의 출력 QA, QB, QC, QD에 각각 8:4:2:1의 비율로 저항을 연결하여 D/A 변환을 구현한다. 이산신호의 출력값에 따라 전압이 0부터 9까지의 비율로 변하며, 계단함수 형태의 아날로그 출력을 생성한다. 10진 카운팅 완료 후 신호가 0으로 초기화되면서 출력 전압도 급격히 0V로 낮아진다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. A/D 및 D/A 변환기

  A/D 및 D/A 변환기는 아날로그와 디지털 신호 간의 변환을 담당하는 핵심 부품으로, 현대 전자 시스템에서 매우 중요한 역할을 합니다. A/D 변환기는 연속적인 아날로그 신호를 이산적인 디지털 신호로 변환하여 마이크로프로세서가 처리할 수 있게 하며, D/A 변환기는 그 반대 과정을 수행합니다. 이들 변환기의 성능은 해상도, 변환 속도, 정확도 등으로 평가되며, 응용 분야에 따라 적절한 사양의 제품을 선택해야 합니다. 센서 신호 처리, 오디오 장비, 의료 기기 등 다양한 분야에서 필수적이므로, 이들의 동작 원리와 특성을 이해하는 것은 전자 공학 학습에 있어 기초적이면서도 매우 실용적입니다.

• 2. 7490 카운터 및 JK 플립플롭

  7490 카운터와 JK 플립플롭은 디지털 논리 회로의 기본 구성 요소로서, 계수 및 상태 저장 기능을 수행합니다. 7490은 10진 카운터로 주로 사용되며, 주파수 분주 및 계수 응용에 활용됩니다. JK 플립플롭은 J와 K 입력에 따라 다양한 동작 모드를 제공하여 매우 유연한 제어가 가능합니다. 이 두 소자는 디지털 시스템 설계의 기초를 이루며, 타이머, 분주기, 상태 머신 등 다양한 응용 회로에 활용됩니다. 비록 현대에는 FPGA나 마이크로컨트롤러로 대체되는 경향이 있지만, 디지털 논리의 기본 원리를 학습하는 데 있어 여전히 중요한 교육 자료입니다.

• 3. NE555 타이머 회로

  NE555 타이머는 아날로그 회로 설계에서 가장 널리 사용되는 집적회로 중 하나로, 다양한 타이밍 응용에 활용됩니다. 단순한 외부 부품 구성만으로 발진기, 펄스 생성기, 주파수 분주기 등 다양한 기능을 구현할 수 있어 매우 실용적입니다. 555 타이머의 강점은 저렴한 가격, 높은 신뢰성, 그리고 광범위한 주파수 범위 지원입니다. 비록 현대 디지털 시스템에서는 마이크로컨트롤러가 많은 기능을 대체하고 있지만, 간단한 타이밍 회로가 필요한 경우나 교육 목적으로는 여전히 매우 유용합니다. 회로 설계의 기초를 배우는 학생들에게 실질적인 경험을 제공하는 좋은 학습 도구입니다.

• 4. 저항 가중치를 이용한 D/A 변환

  저항 가중치를 이용한 D/A 변환은 가장 기본적이면서도 직관적인 D/A 변환 방식으로, 이진 가중 저항 네트워크를 통해 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환합니다. 각 비트에 해당하는 저항값을 2의 거듭제곱으로 설정하여 가중치를 부여하는 방식으로, 원리가 명확하고 이해하기 쉽습니다. 그러나 고해상도 변환에서는 저항값의 정확도 요구가 높아져 실현이 어려워지는 단점이 있습니다. 또한 입력 임피던스가 비트에 따라 달라지는 문제도 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 R-2R 래더 네트워크 같은 개선된 방식들이 개발되었습니다. 저항 가중치 방식은 D/A 변환의 기본 개념을 학습하는 데 매우 효과적이며, 실제 응용에서는 더 정교한 방식들이 사용됩니다.