실제 미적분기 설계 예비 레포트

소개

실제 미적분기 설계및 슬루율 대역폭 조사

목차

1. Practical 적분기 설계법
2. Practical 미분기 설계법
3. bandwidth(대역폭)

본문내용

기계공학 기초실험 3주차 예비REPORT
3 -
1. Practical 적분기 설계법
말 그대로 입력신호를 적분한 형태의 출력신호로 나타 낼 수 있는 회로를 이야기 한다.

<그림1>이상적인 적분기
이 이상적인 적분기를 해석해보면 연산증폭기의 입력 2, 3단자는 가상단락에 의해 전압이 0이다. 그래서 R1에 흐는 전류는 모두 이 전류는 커패시터에 모두 흐르게 된다. 만약 회로가 시간 t=0에서 동작을 시작한다고 가정하면, 임의의 시간 t에서 커패시터는 상당한 전류를 저장하게 되고 커패시터 전압을 라고 하면



일것이다. 이제 출력 전압은 이므로



일 것이다. 회로는 적분기 초기의 전압(Vc)과 적분기 시정수 CR을 가지면서 입력시간 적분에 비례하는 출력을 제공한다. 회로를 보면 직류에서 커패시터에 의해 연산증폭기가 개방루프로 동작한다는 것을 알 수 있다. 즉 이 적분기는 feedback 소자가 커패시터라는 것과 이에 따라 커패시터가 개방회로처럼 동작하는 직류에서 부귀환이 없다는 것을 알 수 있다. 즉 어떤 작은 직류성분이라도 이론적으로 무한대의 출력을 산출할 것이다. 물론 실제로는 무한대의 출력 전압이 생기지는 않지만 연산증폭기의 어떤 전압에 포화 될 것이다. 이는 적분기 회로가 연산증폭기의 입력 직류 오프셋 전압과 전류에 의해 심하게 영향을 받으리라는 것을 알 수 있다.


<그림2>실제 적분기 회로
이와 같은 저항 Rf가 직류경로를 제공한다. 따라서 적분기 회로의 직류 문제는 적분기 커패시터 C양단에 저항 Rf을 접속함으로써 다소 해결할 수 있을 것 이다.
2. Practical 미분기 설계법
적분기 회로의 커패시터와 저항기의 회로를 교환하면 미분기 회로가 얻어진다.

<그림3>이상적인 미분기
이 회로는 미분의 수학적인 기능을 수행한다. 입력이 시변함수 라 하면 이 회로는 입력단자에 나타나는 가상접지에 의해 커패시터 양단에 가 걸린다. 따라서 커패시터 C를 통해 흐르는 전류는 가 이다. 그리고 전류는 귀환 저항 R을 통해 흘러 출력에 의 전압을 제공한다. 그리고 이득은 이 된다. 이 전달함수는 물리적인 에 대해 가 된다. 따라서 전달함수는 다음과 같은 크기와 위상을 가질것이다. 위상은, 이다. 즉 입력의 주파수가 커지면 커질수록 이득이 커져서 출력이 커진다. 만약 입력신호에 고주파 잡음이 포함되어 있다면, 잡음이 포함되지 않은 원래의 입력에 대한 출력신호에 비해 잡음은 상당한 고주파이므로 잡음이 원 신호에 대한 출력보다 엄청나게 커지게 되어 원 신호는 사라지게 되고 증폭된 잡음만이 남게 된다. 대부분의 모든 입력전압은 잡음을 약간씩 포함하고 있게 되기 때문에 실제의 적용에 있어 위와 같은 미분기는 사용할 수가 없다.

참고자료

· Microelectronics Circuit(Sedra.Smith)
· http://www.glorynet.co.kr/date/SERVER.doc
· http://cafe.naver.com/medic25.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=174
· http://tong.nate.com/770513/13608195