예비3_적분회로

소개

예비3_적분회로

목차

I. 목적
II. 이론 및 유의사항
III. 실험 방법 및 시뮬레이션 결과

본문내용

I. 목적
미분기와 적분기의 동작을 이해한다.
II. 이론 및 유의사항
1) 미분기
다음 그림은 미분기의 회로이다. 입력단의 커패시터 C 대신 저항을 연결하면 기본적인 반전 증폭기와 같다.

이 회로에서 (-)입력단과 (+)입력단의 전압이 같으므로 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

위의 식을 정리하면 다음과 같은 미분기의 출력전압을 구할 수 있다.

위의 식에서 ZC(jω)=1/jωC, ZR(jω)=R로 대체함으로써 미분기 회로의 주파수 영역 전달함수와 전달함수의 크기, 위상을 구할 수 있다.
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여기에서 C1R1은 미분 시정수(Differentiator Time-constant)이고, 미분기의 주파수 응답은 무한대의 차단 주파수를 갖는 STC 고역 통과 여파기의 주파수 응답으로 생각될 수 있다. 우리는 이런 미분기의 성질 때문에 미분기가 잡음 증폭기(Noise Magnifier)가 된다는 점에 주목해야 한다. 이런 이름은 Vin(t)에 급격한 변화가 있을 때마다 출력에 스파이크(Spike)가 생기기 때문에 붙은 것이다. 이러한 이유와 안정성 문제 때문에 미분기 회로는 실제로는 별로 사용되지 않는다.

위의 미분기 회로는 입력이 보다 낮은 주파수에서만 미분기로 작용한다. 즉 이보다 높은 주파수에서는 다음의 전압 이득을 갖는 반전 증폭기가 된다.

미분회로는 높은 주파수를 강화하는 현상을 가지고 있다. 이 성질은 회로에 쉽게 유도되는 높은 주파수의 잡음 신호를 강화하므로 사용을 기피하게 된다. 따라서 극히 제한된 응용을 제외하고는 사용되지 않는다.
2) 적분기
미분기 회로에서 저항과 커패시터를 서로 바꾸어 연결하면 미분기의 역회로인 적분기 회로가 된다. 다음 회로에서 저항 R1은 입력소자로 하고 C1은 궤환소자로 한다.

이 회로에서 출력전압을 구하기 위해 다음과 같은 식을 세울 수 있다.
(VC=커패시터의 초기전압)
위의 식으로부터 알 수 있듯이, 적분기 회로는 초기전압 VC와 적분기 시정수(Integrator Time-constant) C1R1을 가지면서 입력의 시간 적분에 비례하는 출력을 제공한다. 출력전압에 마이너스 부호가 붙어 있고, 이에 따라서 이 적분기 회로를 반전 적분기라고 부를 수 있다. 위의 식에서 ZC=1/jωC, ZR=R로 대체함으로써 적분기 회로의 주파수 영역 전달함수와 전달함수의 크기, 위상을 구할 수 있다.

참고자료

· www.google.co.kr, 실험교재, 전자회로 교재