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[한양대 Erica 기초회로실험] OP Amp의 기본 응용 회로

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최초등록일 2023.09.27 최종저작일 2023.09
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[한양대 Erica 기초회로실험] OP Amp의 기본 응용 회로
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    소개

    한양대학교 에리카캠퍼스 기초회로실험 보고서입니다.
    기초회로실험 A+ 받았습니다.
    밤 새워가면서 작성했고, 자료 조사 및 실험 열심히해서 완성한 보고서입니다.
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    목차

    Chapter 1. 관련 이론(Theoretical Background)
    Chapter 2. 실험 결과(Experimental Results)
    Chapter 3. 결론 및 Discussion

    본문내용

    본 실험에서는 OP Amp의 응용회로의 개념을 이해하고, Voltage Follower 및 Active Low-Pass Filter, 미적분기의 특성에 대해서도 알 수 있었다. 또한 각 회로에 대해 실험하고 비교 및 분석할 수 있었다. Voltage Follower 실험에서는, low-pass filter에 부하 저항이 연결되면 전달 함수가 달라지고, 입력 전압에 비해 정상 상태에서의 출력 전압이 현저하게 떨어져서 의도한 결과가 나오지 않게 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 voltage follower 회로를 이용할 수 있다. 즉, low-pass filter와 부하 저항 사이에 voltage follower를 넣으면, low-pass filter의 출력과 부하 저항 양단의 전압은 항상 같게 되며, OP amp의 입력 단자로는 전류가 거의 흐르지 않으므로, 부하 저항이 low-pass filter에 미치는 영향이 거의 없게 된다. 결과적으로 부하 저항의 변화를 주면서 실험을 해도 출력 전압은 전압 강하가 없이 항상 같게 됨을 확인할 수 있었다. 적분기 실험에서는, 포화상태가 되기 전에만 측정해야 돼서 측정이 조금 어려웠다.

    참고자료

    · 없음
  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. Voltage Follower (전압 추종기)
      전압 추종기는 op-amp 회로 중 가장 기본적이면서도 실용적인 구성입니다. 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 제공하여 신호 버퍼링에 탁월합니다. 이득이 1로 고정되어 있어 신호 증폭은 불가능하지만, 임피던스 매칭과 신호 격리 측면에서 매우 중요한 역할을 합니다. 특히 고임피던스 소스에서 저임피던스 부하로 신호를 전달할 때 신호 왜곡을 최소화하므로, 측정 장비와 센서 인터페이싱에서 필수적입니다. 안정성이 우수하고 대역폭 제한이 적어 광범위한 응용에 활용됩니다.
    • 2. Integrator (적분기)
      적분기는 입력 신호를 시간에 따라 누적하는 중요한 아날로그 신호 처리 회로입니다. 피드백 경로에 커패시터를 사용하여 신호의 적분 연산을 수행합니다. 이론적으로는 우수한 성능을 제공하지만, 실제 구현에서는 op-amp의 오프셋 전압과 입력 바이어스 전류로 인한 드리프트 문제가 발생합니다. 이를 해결하기 위해 피드백 저항을 병렬로 연결하는 방식이 사용됩니다. 저주파 신호 처리, 누적 측정, 그리고 제어 시스템에서 광범위하게 활용되며, 신호 처리의 기본 연산 중 하나입니다.
    • 3. Active Low-Pass Filter (능동 저역통과 필터)
      능동 저역통과 필터는 op-amp를 이용하여 고주파 노이즈를 제거하면서 신호 증폭을 동시에 수행할 수 있는 효율적인 회로입니다. 수동 필터 대비 더 가파른 차단 특성과 임피던스 격리 기능을 제공합니다. Butterworth, Chebyshev, Bessel 등 다양한 필터 특성을 구현할 수 있어 응용 분야에 맞춘 설계가 가능합니다. 오디오 처리, 데이터 수집, 그리고 신호 컨디셔닝에서 광범위하게 사용됩니다. 다만 op-amp의 주파수 특성 제한으로 인해 매우 높은 주파수에서는 성능 저하가 발생할 수 있습니다.
    • 4. Differentiator (미분기)
      미분기는 입력 신호의 변화율을 출력하는 회로로, 피드백 경로에 저항을 사용하고 입력에 커패시터를 배치합니다. 이론적으로는 신호의 미분 연산을 수행하지만, 실제 구현에서는 고주파 노이즈를 크게 증폭시키는 심각한 문제가 있습니다. 이를 완화하기 위해 피드백 경로에 커패시터를 병렬로 추가하는 보상 기법이 필요합니다. 엣지 검출, 신호 변화 감지, 그리고 제어 시스템의 미분 제어에 사용됩니다. 노이즈 민감성으로 인해 적분기보다 실무 적용이 제한적이며, 신중한 설계와 필터링이 필수적입니다.
  • 자료후기

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