Op Amp 특성측정 및 Integrator 설계실습
본 내용은
"
중앙대 전자회로설계실습 예비보고서2
"
의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다.
2023.12.23
문서 내 토픽
-
1. Op Amp Offset VoltageOp Amp의 offset voltage는 두 입력단자를 접지했을 때 이상적으로는 0V가 출력되어야 하지만, 실제 Op Amp 내부의 불완전성으로 인해 0V가 아닌 값이 출력되는 현상입니다. 이는 매우 작은 값(10mV 이내)을 가지며, 큰 open loop gain으로 인해 출력이 포화되어 직접 측정이 어렵습니다. LM741CN의 경우 1번과 5번 핀의 offset-nulling 단자에 10kΩ potentiometer를 연결하여 최소화할 수 있습니다.
-
2. Slew Rate 측정Slew rate는 Op Amp의 출력전압이 변할 수 있는 최대 속도를 나타냅니다. 입력 주파수를 증가시키면 어느 순간 출력전압이 정현파 형태를 띠지 않고 왜곡되는데, 이는 slew rate 제한으로 인한 현상입니다. 주파수를 낮추거나 입력전압을 작게 하여 최소화할 수 있으며, 공식 f_max = SR/(2πVpp)를 이용하여 계산합니다.
-
3. Integrator 회로 설계적분기는 Op Amp, 입력저항, 피드백 커패시터로 구성되며, 입력신호를 적분하여 출력합니다. 입력저항 530Ω, 커패시터 470nF일 때 4Vpp 구형파 입력에 대해 4Vpp 삼각파를 출력합니다. Offset voltage로 인한 DC 드리프트 문제를 해결하기 위해 피드백 저항(RF)을 추가하며, RF의 크기에 따라 회로 특성이 달라집니다.
-
4. Miller Integrator CircuitMiller integrator는 입력저항 100Ω, 커패시터 100μF로 구성되며, 커패시터에 병렬로 스위치를 연결합니다. 스위치가 끊어지는 순간의 파형을 관찰하여 offset voltage를 측정할 수 있습니다. 5초 후의 출력값을 통해 offset voltage를 계산하며, PSPICE 시뮬레이션에서 20mV DC 전압으로 모델링됩니다.
-
1. Op Amp Offset VoltageOp Amp offset voltage is a critical parameter that represents the voltage difference between the two input terminals when the output is zero. This non-ideal characteristic arises from manufacturing imperfections and asymmetries in the differential input stage. Understanding and managing offset voltage is essential for precision analog applications, particularly in instrumentation and measurement systems. Techniques such as offset nulling, chopper stabilization, and auto-zero methods can effectively minimize its impact. Modern low-offset op amps have made significant improvements, but designers must still consider this parameter when designing high-gain circuits or low-level signal processing applications to ensure accuracy and reliability.
-
2. Slew Rate 측정Slew rate measurement is fundamental for characterizing op amp performance and represents the maximum rate of change of output voltage per unit time. Accurate measurement requires careful experimental setup with appropriate signal generators, oscilloscopes, and load conditions. The slew rate limitation becomes critical in high-frequency applications and large-signal transient responses. Proper measurement techniques involve applying step inputs and observing the linear portion of the output response. Understanding slew rate limitations helps designers select appropriate op amps for bandwidth-demanding applications and predict circuit behavior under dynamic conditions. Accurate measurement ensures reliable circuit design and prevents unexpected performance degradation in real-world applications.
-
3. Integrator 회로 설계Integrator circuit design using op amps is a fundamental building block in analog signal processing and control systems. The basic integrator configuration uses a capacitor in the feedback path to achieve frequency-dependent gain characteristics. However, practical integrator design must address several challenges including input bias current effects, offset voltage accumulation, and DC drift. Designers typically incorporate input resistors and feedback resistors to manage these issues while maintaining integration accuracy. The choice of op amp, capacitor quality, and component tolerances significantly impacts performance. Modern integrator designs often employ techniques like auto-zeroing and chopper stabilization to minimize errors, making them suitable for precision measurement and signal conditioning applications.
-
4. Miller Integrator CircuitThe Miller integrator circuit represents an advanced configuration that improves upon basic integrator designs by incorporating additional components to enhance performance and stability. This topology typically includes resistive elements that provide better control over integration time constants and reduce the effects of op amp non-idealities. The Miller integrator offers superior performance in terms of reduced offset voltage accumulation and improved frequency response characteristics. It is particularly valuable in precision instrumentation where long integration times and low-level signal processing are required. The trade-off involves increased circuit complexity and component count, but the improved accuracy and stability make it worthwhile for demanding applications in data acquisition systems and scientific instruments.
-
Op Amp 특성측정 및 Integrator 설계 실습1. Op Amp Offset Voltage 측정 Op Amp의 Offset Voltage를 측정하기 위해 Open Loop Gain 회로를 설계하였다. Open Loop 상태에서 Gain이 크더라도 전원공급 전압(15V)을 초과할 수 없으므로 최대 14.8V의 출력이 나타난다. Gain이 100V/V일 때 Offset Voltage는 0.000232V, ...2025.11.13 · 공학/기술
-
중앙대학교 전자회로설계실습 Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계1. Op Amp의 특성 측정 이번 실험을 통해 이상적인 Op-Amp의 동작원리와 실제 Op-Amp간의 차이를 알 수 있었고, Offset voltage를 측정하는 방법을 배웠습니다. Open Loop Gain 회로를 구성하여 출력 파형을 관찰하였고, 이상적인 Open Loop Gain은 무한대이지만 실제 회로에서는 매우 큰 이득을 갖게 되어 Saturat...2025.05.10 · 공학/기술
-
중앙대학교 전자회로설계실습 Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계1. Offset Voltage OP-Amp 내부에 Offset voltage가 존재하므로 출력전압은 0 V가 아니며 그 출력전압을 Open loop gain으로 나누면 Offset voltage를 구할 수 있다. 그러나 실제로는 이런 방법을 사용할 수 없는데, 그 이유는 1번 단자와 2번 단자에 같은 입력전압을 넣으면 Differential 성분이 0이라...2025.05.10 · 공학/기술
-
전자회로설계 및 실습2_설계 실습2. OP Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계_예비보고서1. Offset Voltage OP Amp의 offset 전압을 측정하는 방법에 대해 설명합니다. 이상적인 OP AMP에서는 두 입력단자를 접지하면 출력전압이 0V가 되지만, 실제 OP AMP에서는 내부에 offset voltage가 존재하여 출력전압이 0V가 아닙니다. 이 offset voltage를 측정하기 위해서는 이득이 100(V/V)와 1000(...2025.01.22 · 공학/기술
-
중앙대학교 전자회로설계실습 예비2. Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계1. Op Amp의 Offset Voltage 측정 Op Amp의 Offset Voltage 측정 방법에 대해 설명합니다. 이상적인 Op Amp를 사용하여 Inverting Amplifier 회로를 설계하고, 유한한 크기의 Open Loop Gain을 고려하여 Offset Voltage를 측정하는 방법을 기술합니다. 또한 Data Sheet에서 Offset...2025.01.27 · 공학/기술
-
중앙대 전자회로 설계 실습 결과보고서2_Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계1. Op Amp의 특성 측정 이 실험에서는 Op Amp의 특성을 측정하고 분석하였습니다. Offset Voltage, Offset Current와 같은 Op Amp의 한계를 이해하고, Integrator 회로에서 발생하는 Slew-rate 현상을 실험적으로 측정하였습니다. 실험 결과를 이론값과 비교 분석하여 Op Amp의 내부 구조와 작동 원리에 대해 이...2025.01.11 · 공학/기술
-
[A+예비보고서] 설계실습 2. Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계 10페이지
예비보고서설계실습 2. Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계1. 목적OP Amp의 offset 전압과 slew rate를 측정하는 회로, 적분기를 설계, 구현, 측정, 평가한다.2. 준비물Function Generator1대Oscilloscope(2channel)1대DC Power Supply(2channel)1대DMM1대Op Amp: LM741CN3개Resistor: 51Ω, 100Ω, 1kΩ, 10kΩ, 100kΩ,1MΩ, 5%, 1/2W2개Capacitor: 0.47uF, 4.7uF, 100uF1개Varia...2025.01.31· 10페이지 -
(22년) 중앙대학교 전자전기공학부 전자회로설계실습 결과보고서 2. Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계 3페이지
설계실습 2. Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계요약: Op Amp의 두 입력단자에 ground를 연결하고 출력파형을 관찰하였고 Offset Voltage가 증폭되어 나온 출력 -12.5V를 확인했다. Op Amp에 공급하는 전압 이상으로 증폭할 수 없으므로 출력이 Saturation되는 결과가 나타났다.R = =1 kΩ, C = 0.47 F의 Integrator를 설계하고, input pulse로 2V, 250Hz의 사각파를 인가하고 2ms 뒤의 출력파형을 관찰하였다. PSPICE 시뮬레이션 결과와는 출력전압...2023.02.12· 3페이지 -
설계실습2op amp의 특성측정 방법 및 integrator 설계 14페이지
전자회로설계실습설계실습계획서설계실습2op amp의 특성측정 방법 및 integrator 설계3.1Offset Voltage, Slew RateOffset Voltage 개념아래의 그림과 같이 두 입력단자를 모두 접지시키면 입력단자간의 전위차가 존재하지 않으므로 이상적인 OP-Amp를 가정할 경우 출력전압은 0V가 된다. 그러나 실제 OP-Amp의 경우에는 OP-Amp내부에 그림 4.2와 같이 Offset voltage가 존재하므로 출력전압은 0V가 아니며 그 출력전압을 Open loop gain으로 나누면 Offset voltage...2021.07.29· 14페이지 -
2. Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계 예비보고서 - [전자회로설계실습 A+ 인증] 9페이지
02주차 예비보고서 설계실습 02. Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계 **분반 2******* *** (03/23) 1. 목적 : OP Amp의 offset 전압과 slew rate를 측정하는 회로, 적분기를 설계, 구현, 측정, 평가한다. 2. 준비물 및 유의사항 Function Generator : 1대 Oscilloscope(2channel) : 1대 DC Power Supply(2channel) : 1대 DMM : 1대 Op Amp: LM741CN : 3개 Resistor: 51 Ω, 100 Ω, 1 ...2022.03.12· 9페이지 -
[A+]중앙대학교 전자회로설계실습 Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계 예비보고서 7페이지
3.1.1 Offset Voltage 개념아래의 그림 4.1과 같이 두 입력단자를 모두 접지시키면 입력단자간의 전위차가 존재하지 않으므로 이상적인 OP-Amp를 가정할 경우 출력전압은 0 V가 된다. 그러나 실제 OP-Amp의 경우에는 OP-Amp 내부에 그림 4.2와 같이 Offset voltage가 존재하므로 출력전압은 0 V가 아니며 그 출력전압을 Open loop gain으로 나누면 Offset voltage를 구할 수 있다고 생각된다. 그러나 실제로는 이런 방법을 사용할 수 없다. 그 이유가 무엇인지 기술한다.3.1.3 O...2021.03.09· 7페이지
