[기초실험2 예비보고서] 미분기 적분기

소개

A+예비보고서입니다

목차

1.실험목적
2.실험이론
3.실험 장비 및 부품
4.예비고찰
5.참고문헌

본문내용

1. 실험목적
어떻게 미분기와 적분기 회로를 구성하는지, 그리고 그 동작의 이해를 목적으로 한다.

2 실험이론
(1)OP-AMP를 이용한 미분기
Ⓐ

<그림1>은 OP-AMP 미분기의 회로도로서 앞서 실험한 비 반전 증폭회로에서 저항R1을
캐퍼시터로 교환한 것과 같다고 할 수 있다. 이 때 소자의 특성을 이용하여 회로를 해석 하여 입/출력 전압의 관계를 나타내어 보면, <그림1>에서
(가상 접지에서 전압이 0V 이므로)
(캐퍼시터의 기본성질에 의하여)
라고 나타낼 수 있다. 그런데, 이상적인 OP-AMP를 가정할 대 그 임피던스가 ∞(무한대)이므로 If = Iin 라 나타 낼 수 있으므로, 입/출력 전압의 관계식은 아래와 같다.

즉, 출력전압이 입력전압의 미분 값에 관계된 식으로 나타난다. 따라서 이 회로를 미분기라고 부르는 것이다. 이 때 RfC는 시정수이다.

Ⓑ

하지만, 실제 회로에서는 고주파 잡음에 의한 영향을 줄이기 위해 <그림2> 와 같이
캐퍼시터에 직렬로 저항 Rs를 연결한다. 그 이유는 입력전류 Iin을 임피던스로 표현하면
이다. 이 식에서 보이듯이 주파수가 높아질수록 캐퍼시터의 리액턴스는 작아지고, 따라서 미분기의 출력전압(Vout)은 아래 식에서 볼 수 있듯이 주파수에 비례한다.
(If = Iin, 이므로)
그러므로 미분기는 고주파 잡음 등에 민감하게 되어, 저항 Rs를 연결하여 잡음에 의한 영향을 차단한다. 주파수가 높아질 경우 저항 값이 상대적으로 커지며 이때는 주파수를 높이더라도 이득이 높아지지 않는다. 이때의 주파수를 상한 주파수 또는 차단 주파수라 부르며
→ 에 의해 알 수 있듯이, fc보다 높은 주파수에서
<그림2>의 회로는 고주파 이득을 로 가지는 반전 증폭기가 된다.

참고자료

· (1) 정석문 · 박태용 · 홍우영 공저, 『Easy 전기전자 공학실험』, 세종출판사, 2007, 150p
· (2) 오정균 · 손성찬 공저, 『전기전가 기초실험』, 도서출판 석학당, 2008, 368p