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- 🔬 전자공학 실험의 실제 회로 구현 과정을 상세히 설명
- 📊 Op-amp 회로의 수학적 원리와 실험 결과를 체계적으로 분석
- 💡 미분기와 적분기의 실제 동작 메커니즘을 실험적으로 증명
미리보기

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 재료 및 도구
4. 실험 방법
5. 측정값 및 실험결과
6. 질문 및 토의
7. 결론
8. 참고 문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
Difference amplifier(비교기), inverting summing amplifier(반전 가산 증폭기), 미분기, 적분기를 구성하고 입력전압과 출력전압을 비교함으로써 각 회로의 성질들을 이해한다.

3. 실험 재료 및 도구
OP07 op-amp(8-pin DIP) , 브레드 보드, 100저항 1개, 10저항 4개, 1저항 2개, 2.2저항 1개, 22저항 1개, 가변저항 3개, 많은 양의 점퍼선, 직류 전원, 오실로스코프, 멀티미터, 함수 발생기, 5nF 축전기 1개, 휴대폰 카메라

4. 실험 방법
실험 1. Difference amplifier(비교기)
1. 그림 1과 같은 회로의 저항을 , 으로 설정하고 OPamp의 전원전압을 로 구성한다.
2. 과 를 가변저항을 이용한 voltage divider로 구성하고, 를 고정한 후 값을 변화시키며 출력전압을 측정한다.
3. 고정된 입력값을 바꾸고, 실험 과정 2를 반복한다.

실험 2. Inverting summing amplifier(반전 가산 증폭기)
1. 그림 1과 같은 회로의 저항을 으로 설정하고 OPamp의 전원전압을 로 구성한다.
1. , , 를 가변저항을 이용한 voltage divider로 구성하고. , 전압을 고정한 후 출력전압을 측정한다.
2. 를 으로 바꾼 후 실험 과정 2번을 반복한다.

실험 3. 미분기(differentiator) 및 적분기(integrator)
1. 미분기 회로(그림 5)를 구성하고 OPamp의 전원전압=
공급 전압 Vin의 sine 파형에서 주파수(100Hz- 30kHz)를 바꾸어가며 출력전압 Vout의 peak to peak 전압과 Vin과 Vout의 위상차를 관측한다.
2. 출력 파형이 일그러지는 주파수를 찾고 그 이유를 설명한다. (cutoff frequency)

참고자료

· Adel Sedra, Kenneth Smith. Microelectronic Circuits, 5th ed.
· The Arts of Electronics, Paul Horowitz, Winfield Hill, the 3rd edition, Cambridge University Press, 2015년
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- 1. Difference amplifier(비교기)
  
  Difference amplifiers, also known as comparators, are essential analog electronic circuits that compare two input voltages and generate an output signal based on the comparison. They are widely used in various applications, such as voltage regulation, signal conditioning, and control systems. The primary function of a difference amplifier is to amplify the difference between two input voltages and produce an output that indicates which input is larger. This is achieved by using an operational amplifier (op-amp) configured in a specific way. The non-inverting input of the op-amp is connected to one input voltage, while the inverting input is connected to the other input voltage. The output of the op-amp then reflects the comparison between the two input voltages. Difference amplifiers are valuable in many applications because they can detect small voltage differences and provide a clear digital output signal (high or low) based on the comparison. This makes them useful in applications such as voltage regulation, where they can be used to monitor a reference voltage and switch a power supply on or off based on the comparison. They are also used in analog-to-digital converters, where they are employed to compare an input voltage to a reference voltage and generate a digital output. One of the key advantages of difference amplifiers is their ability to reject common-mode signals, which are voltages that are present on both input terminals. This makes them less sensitive to noise and interference, which is particularly important in applications where the input signals are small or noisy. Overall, difference amplifiers are a fundamental building block in analog electronics and play a crucial role in a wide range of applications, from industrial control systems to consumer electronics.
- 2. Inverting summing amplifier(반전 가산 증폭기)
  
  The inverting summing amplifier is a versatile analog electronic circuit that combines the functionality of a summing amplifier and an inverting amplifier. This circuit is widely used in various applications, such as signal processing, control systems, and analog computing. The inverting summing amplifier takes multiple input voltages, sums them, and then inverts the resulting signal. This is achieved by using an operational amplifier (op-amp) configured in an inverting amplifier topology, with multiple input resistors connected to the inverting input of the op-amp. One of the key advantages of the inverting summing amplifier is its ability to perform linear combinations of input signals. By adjusting the values of the input resistors, the circuit can be used to perform various mathematical operations, such as addition, subtraction, and scaling. This makes it a valuable tool in analog signal processing, where it can be used to perform tasks like signal mixing, filtering, and signal conditioning. Another important feature of the inverting summing amplifier is its high input impedance, which means that it has a minimal impact on the input signals. This allows the circuit to be used in applications where the input signals need to be preserved, such as in sensor interfaces or audio processing. The inverting summing amplifier also exhibits good common-mode rejection, which means that it is less sensitive to noise and interference that may be present on the input signals. This makes it a robust and reliable circuit for use in noisy environments or applications where signal integrity is critical. Overall, the inverting summing amplifier is a versatile and widely used analog electronic circuit that plays a crucial role in a variety of applications, from signal processing and control systems to analog computing and instrumentation.
- 3. 미분기(differentiator) 및 적분기(integrator)
  
  Differentiators and integrators are two fundamental analog electronic circuits that perform mathematical operations on input signals. These circuits are widely used in various applications, such as signal processing, control systems, and instrumentation. The differentiator is a circuit that calculates the derivative of an input signal, providing an output that is proportional to the rate of change of the input. This is achieved by using an operational amplifier (op-amp) configured in a specific way, with a capacitor and resistor in the feedback loop. The differentiator is useful in applications where the rate of change of a signal is of interest, such as in vibration analysis, edge detection, and signal differentiation. On the other hand, the integrator is a circuit that calculates the integral of an input signal, providing an output that is proportional to the cumulative area under the input signal curve. This is achieved by using an op-amp with a capacitor and resistor in the feedback loop, but in a different configuration
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