(서울시립대 전전설3) [종합2등(A+), 성적증명] 4주차 예비레포트+MATLAB코드+LTSpice회로+교수님피드백 - Op-Amp Based 1st/2nd-Order Active Filter Frequency Responses

소개

ㅂㄱㅎ교수님 분반 2021년 1학기 자료입니다!
이번 레포트에는 교수님의 디테일한 피드백 자료가 있어요!
Adobe PDF reader로 열어보면 형광펜 처리된 부분에서 코멘트를 읽으실 수 있습니다.

예비레포트에선 작성에 필요한 모든 LTSpice 회로+필요한 component까지 포함하고 있습니다.
그리고 실험값을 적을 엑셀을 미리 MATLAB과 연동시켜 놓았으므로 실험하면서 돌려보면 이론값과 실시간으로 비교할 수 있어요!
MATLAB코드를 실행하는 것도 파일을 받은 위치만 별도로 입력해주고 실행하면 원하는 그래프가 나오도록 최대한 편리하게 썼습니다.

이때 사용된 이론값은 transfer function만 입력하고 MATLAB에서 계산했거나,
또는 LTspice에서 만든 회로로 계산한 뒤 내보내기한 텍스트 파일이므로 믿을 만합니다.

교안은 다른 교수님 분반과 주제만 동일하고 내용은 아예 다릅니다... 게다가 교수님이 의욕이 크신 만큼 작년에 쓴 자료를 고쳐 쓰실 확률도 꽤 높아요.
그래서 정확히 어떤 교안에 대해 작성한 보고서인지 궁금하실 수 있는데 여기 직접 올려드릴 수는 없고 문의 남겨주시면 확인 도와드리겠습니다!

목차

I. Introduction
II. Summary of Theories
III. Pre-lab Report
IV. Concluding Remarks

본문내용

I.Introduction
I.1.Goals
1st/2nd order active filter를 설계하고 그 frequency response를 측정하여 이론적으로 계산한 값과 비교한다.
I.2.Purposes of documentation
실험에 앞서 MATLAB과 LTspice tool을 이용하여 필요한 이론적인 값을 점검할 수 있다.

II.Summary of Theories
II.1.Practical Op-Amp
Ideal Op-Amp에 비하여 practical Op-Amp는 다음과 같은 parameter variable을 가진다: ⓐ Finite gain, ⓑ Offset voltage, ⓒ Input bias current, ⓓ Bandwidth, ⓔ Slew rate. (참고문헌 [pp.140-144, 2])

< 중 략 >

II.3.Decoupling capacitor (Bypass capacitor)
다른 소자에 의해 생긴 noise를 줄이기 위해 GND와 source 사이에 연결(shunt)하는 capacitor이다. (참고문헌 [6])

< 중 략 >

Pre-lab. 1) – b)
주어진 조건은 다음 Equation (5)와 같다.
(C=10[nF],f_c=15[kHz]#(5) )
Figure 3의 active low-pass filter는 single-pole transfer function을 가지고 있으므로, 참고문헌 [4]와 참고문헌 [5]의 수식을 바탕으로 R의 값을 결정하면
ω_c=1/α=1/(C_1 R_1 )=2πf_c=30000π
(R_1=1/(30000πC_1 )=(10^4)/3π=1061.03∼1000[Ω]#(6) )
이때 R_L → ∞로 설정하더라도 원래부터 voltage drop이 없었으므로 transfer function이 변하지 않는다.
따라서 Equation (3)의 R_L =Inf로 설정하여 Bode plot을 그리면 다음 Figure 4와 같다.

참고자료

· J. David Erwin and R. Mark Nelms, Engineering Circuit Analysis (11th ed.), Wiley, 2015.
· A. S. Sedra and K. C. Smith, 정원섭 외 역, 마이크로전자회로(7th ed.), 한티미디어, 2016, 140-144쪽.
· 서시립, “4주차 예비 보고서”, 전자전기컴퓨터설계실험 III, 2021.
· “Cutoff frequency,” Wikipedia [Online].
· Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Cutoff_frequency#:~:text=In%20physics%20and%20electrical%20engineering,reflected)%20rather%20than%20passing%20through.
· “Angular frequency,” Wikipedia [Online].
· Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Cutoff_frequency#:~:text=In%20physics%20and%20electrical%20engineering,reflected)%20rather%20than%20passing%20through.
· “Decoupling capacitor,” Wikipedia [Online].
· Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Decoupling_capacitor
· “Passive Low Pass Filter,” Electronics Tutorials [Online].
· Available: https://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_2.html