연산 증폭기(OP AMP)의 응용실험

소개

A+ 받은 3학년 전자전기공학부 실험 레포트 입니다.

목차

1.실험 목표
2.배경이론
3.예비보고사항
4.PSpice 시뮬레이션
5.결과및 고찰

본문내용

■ 목표
OP AMP 회로를 사용하여 적분기, 미분기, 발진회로 등을 제작하고 그에 따른 동작원리를 이해하며 분석한다.

■ 배경이론
○ RC 적분기
입력파형의 면적에 비례하는 출력을 내는 회로.
예를 들어, 상수를 적분하면 일차함수가 되므로, 구형파를 삼각파로 변환 할 수도 있다.
출력전압의 유도는 왼쪽의 이상적 적분기 회로에서 볼 때


▶ 적분기에서의 궤한 저항 Rf
적분기는 미분기와 반대로 Low-pass filter이다. 실용적으로는 궤환 루프에 피드백저항을 삽입하고 안정도를 향상시킨다. 피드백 저항이 없다면 입력전압이 0일 시 OP AMP내부의 약간의 offset-voltage에서 포화될 가능성이 있다. 미분회로는 직류이득을 갖지 않으므로 드리프트 전압의 우려가 없으나, 적분회로에서는 매우 중요한 문제가 되기 때문이다.

▶ 적분기의 문제점 / 해결책
이상적인 적분기는 저주파 이득을 제한하지 않을 경우 직류 오프셋 전압이 작더라도 적분 주기 동안 연산 증폭기가 포화되는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 실제적으로는 커패시터의 양단에 저항을 병렬연결하여 저주파 이득을 제한하여야 한다.
입력 바이어스 전류에 의한 전압은 비반전 입력단과 그라운드 사이에 저항을 연결해서 줄여주어야 하며, 이 저항은 로 정의된다.

○ RC 미분기
입력신호의 변화율에 비례하는 출력신호를 내는 회로. 예를 들어, 적분기와는 반대로 일차함수를 미분하면 상수가 되므로, 삼각파를 구형파로 변환 할 수 있다. 출력전압의 유도는,

즉, 미분기는 전압의 변화분에 따라 출력이 나오는 것이며, 실용적인 범위에서 사용할 수 있는 미분특성은 주파수 f=0에서 peak-point까지이며 이 주파수는 거의 이다.
▶ 미분기의 문제점 / 해결책 / Rin을 달아주는 이유
미분기의 입출력 관계식을 보면 주파수가 높아질수록 커패시터의 리액턴스 은 매우 작아지므로 미분기의 출력 전압은 주파수에 따라 증가하게 된다. 따라서 이 미분기의 출력은 고주파 잡음 등에 매우 민감하게 작용한다. 실제 회로에서는 이를 줄이기 위해 회로도 2와 같이 입력 커패시터에 직렬로 저항 을 연결하여 노이즈의 미분을 막고자 고주파 이득을 의 비율로 감소시킨다.

○ 발진회로
▶ positive feedback OP Amp의 출력이 수시로 상태를 바꾸도록 격발시키는 입력이 가해지도록 주변회로를 구성함으로써 발진회로를 만들 수 있다.
▶ 구형파 발생기 (Square-wave Generator)

참고자료

· 없음