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기초실험2 능동필터회로2 예비보고서

기초실험2 7주차 예비보고서12131921 이승훈실험 제목 : 능동필터회로2기본 이론(1) 무한 이득 다중 궤환형(infinite gain multiple feedback)무한 이득 다중 궤환형은 연산 증폭기 1개를 사용한 능동 필터이다. Z룰 어떤 것으로 선택 하느냐에 따라서 LPF, HPF, BPF를 자유자재로 구성할 수 있다.1.LPFR _{1} =R _{2} =R _{3} =R일 때w _{c} = {1} over {R sqrt {C _{1} C _{2}}} ,````Q= {1} over {3} sqrt {{C _{1}} over {C _{2}}}#C _{1} = {1} over {3QRw _{c}} ,````````````C _{2} = {3Q} over {w _{c} R}#R= {1} over {w _{c} sqrt {C _{1} C _{2}}} ,````` {C _{1}} over {C _{2}} =9Q ^{2}2.HPFC _{1} =C _{2} =C _{3} =C이면#w _{c} = {1} over {C sqrt {R _{1} R _{2}}} ,```Q= {1} over {3} sqrt {{R _{2}} over {R _{1}}} ,```C= {1} over {w _{c} sqrt {R _{1} R _{2}}}#{R _{2}} over {R _{1}} =9Q ^{2} ,```R _{1} = {3Q} over {w _{c} C} ,```R _{2} = {1} over {3Qw _{c} C}3.BPFC _{1} =C _{2} =C이면#w _{o} = {1} over {C sqrt {R _{1} R _{3}}} ,```Q= {1} over {2} sqrt {{R _{3}} over {R _{1}}} ,```K= {R _{3}} over {2R _{1}}#{R _{3}} over {R _{1}} =4Q ^{2} ,```C= {1} over {w _{o} sqrt {R _{1} R _{3}}} ,```R _{2} = {1} over {w _{o} C}(2) 상태 변수형 필터 (state variable)무한 이득 다단 증폭기 필터의 일종이다. 다단 증폭기는 1단 증폭기들을 cascade 하게 연결한 증폭기를 말한다. 종속적으로 접속된다. 보통 voltage gain을 증가시키기 위해서 사용된다. 상태 변수형 필터는 적분기, 미분기를 각각 모듈로 만들어서 그것을 OP-AMP로 합성해 필요한 필터를 만든다. 필터의 특징으로는 높은 Q, 같은 회로에서 세가지 필터의 output을 모두 얻을수 있다는 것이다. 반전 입력형은 LPF, HPF 로, 비반전 입력형은 BPF 로 사용된다.*Q의 의미-LPF, HPF : 전송 특성을 나타내는 팩터 중 하나, Q가 크면 차단 주파수 부근에서 진폭 특성이 예리해진다.-BPF, BRF : 선택도, Q가 크면 감쇠 특성이 좋아진다.(3) 공진기 필터공진기란 특정 frequency에서 외부 에너지가 집중되어 resonance 하는 장치이다. 소리굽쇠, RLC 공진회로, 수정발진기 등이 이에 속한다.공진기 필터(resonator filter)는 RC 발진기를 만들어 그 저항을 이용해 발진 방지 feedback을 적용한 회로이다.(3) 노치 필터노치필터는 단일 주파수 성분만을 제거하는 필터이다. 대역소거필터라고도 한다. 불필요한 주파수 성분을 제거하려는 목적으로 쓰인다. 날카로운 감쇠 특성을 갖는다.-twin-T형 노치 필터저항과 커패시터로 이루어진 병렬 T형 써킷을 이용한 노치 필터이다. Q값이 높지 않아서 게인을 높여주어야 한다.

공학/기술| 2018.03.06| 4페이지| 2,000원| 조회(161)

인하대, 예비보고서, 기초실험2, 능동필터회로2

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기초실험2 선형증폭기 예비보고서

기초실험2 1주차 예비보고서12131921 이승훈실험 제목 : 선형 증폭기기본 이론(1) Operational Amplifier연산 증폭기는 신호 처리동작을 수행하는 다른 전기 소자와 함께 사용되어 높은 이득비를 얻을 수 있는 능동 소자 이다.위의 그림은 반전 증폭기 회로도 이다.op-amp 에서 + 부호는 비반전 입력 단자이고, - 부호는 반전 입력 단자이다. 위의 회로도는 입력 전원이 - 부호에 연결되어 있으므로 반전 증폭기 임을 알 수 있다.또한, 전력 공급부를 통해 일정 전압을 바이어스 해주어야 증폭기가 제대로 동작을 한다. 예를 들어,mu A741의 경우 공급 전압원으로부터 +15V와 -15V를 공급 받아야 한다.이상적인 연산 증폭기는 입력 전류와 입력 전압의 제한 특성에 의해 특징지워 진다.1. 이상적인 연산 증폭기의 입력 전류는 0이다.즉, - 입력 단자와 + 입력 단자에 들어가는 전류는 0이다.2. 이상적인 연산 증폭기의 입력 마디들의 전압은 같다.즉, - 입력 단자와 + 입력 단자의 마디 전압은 같다.실험 내용반전 증폭기 (AC) 회로를 구성하고 input 전압을 가변하며 입력과 출력 전압을 오실로스코프를 사용해 측정, 기록 한다.이번 실험에서의 출력 전압의 이론값을 구하면 다음과 같다.위의 회로도에서i _{-} =i _{+} 이므로i _{1} =i _{2} 임을 알 수 있다. 그리고, 각 입력 단자의 마디 전압이 같으므로V _{B} =V _{D} =0임을 알 수 있다.

공학/기술| 2018.03.06| 2페이지| 2,000원| 조회(90)

인하대, 예비보고서, 기초실험2, 선형증폭기

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기초실험2 능동필터회로 예비보고서

기초실험2 6주차 예비보고서12131921 이승훈실험 제목 : 능동필터회로기본 이론(1) 필터의 종류1. 저역 통과 필터 (Low Pass Filter)낮은 주파수는 통과 시키고 높은 주파수는 저지 시킨다.f _{c}를 차단 주파수라고 한다.2. 고역 통과 필터 (High Pass Filter)높은 대역의 신호만 통과시키고 낮은 대역의 주파수 성분은 제거 한다.3. 대역 통과 필터 (Band Pass Filter)어떤 특정 대역의 신호만 통과 시킨다.4. 대역 제거 필터 (Band Rejection Filter)특정 대역의 신호만 제거하고 나머지 신호는 통과 시킨다.(2) 필터의 차단 특성같은 저역 통과라도f _{c} 부근의 특성이 다르다. 필터의 차단 특성은 필터의 단수와 각 단의 정수의 선정법에 따라 정해진다.1. 버터워스(Butterworth) 필터이 필터는 전송 통과 범위에 최대의 편평성 반응과 최소한의 파동을 위해 사용되어 지는 최상의 필터이다. 필터의 차수 “N"이 증가할수록 이상적인 Brickwall 반응에 근접하게 된다. 통과범위에서 최대의 Overshoot을 명시하는 것은 원하는 반응을 얻기 위한 최소로 요구되어지는 필터의 차를 결정하는 것을 가능하게 한다. 이러한 필터는 통과범위 지역에 있어 진폭의 선형성 유지가 필수적인 적용상황에 최적으로 사용할 수 있다. 이러한 특성은 명백하게 버터워스 필터가 근전도 신호를 처리하는데 가장 이상적인 방식이 될 수 있게 만들어준다. 이 필터의 차단 주파수는 앞장에서 설명되어진 것처럼 3-dB 단위로 명시할 수 있다. 이 필터의 위상 반응은 실제적으로 선형이 아니다. 이 필터는 최대 통과지역 이득, 제거 주파수, 필터의 차수에 의해 완전히 특성화 되어진다.2. 체비셰프(Chebyshev) 필터이 필터는 버터워스 필터와 매우 유사하며 고차원 구조에서는 가파른 진행이 가능핟. 같은 차원 구조에서 전환 지역의 감쇠는 체비세브 필터가 버터워스보다 뛰어난 수행력을 가진다. 그러나 이점에도 통과범위 지역에서는 눈에 띄는 정도의 파동 손실이 온다. 통과범위 지역에서의 최소점과 최대점들의 전체 수는 필터의 차수와 같다. 버터워스 필터와는 다르게 체비세브 필터의 제거 주파수는 3-dB단위에 명시되어지지 않으며, 오히려 명시된 최대 통과 범위 파동의 초과 되어진 주파수에 명시되어진다. 버터워스 필터와 마찬가지로 이 필터는 최대 통과범위 이득, 제거 주파수, 필터의 차수에 의해 완벽히 명시되어진다.3. 베셀(Bessel) 필터베셀 필터의 크기 반응은 변화가 없으며 원활하며, 전송 범위 혹은 정지 범위에 있어 파동이 없다. 이러한 필터의 진행은 위에서 설명한 필터들 보다 훨씬 완만하다. 이 필터의 가장 중요한 이점은 이 필터의 예외적인 위상 선형이다. 또한 위상의 이러한 보전은 그림 14에서 보여주는 것처럼 다른 필터에서 흔히 보여지는 격한 입력물에 의해 발생되는 울림(ringing)을 최소화 할 수 있다.-차단 주파수 외에서의 특성이 좋은 순서체브셰프 > 버터워스 > 베셀- 과도 응답 특성이 좋은 순서베셀 > 버터워스 > 체브셰프(3) 전압 제어 소스형(VCVS) 필터 회로전압 제어 전압 소스형(VCVS: voltage Controlled Voltage Source)은 비반전 증폭기 또는 전압 폴로워를 사용하는 것이 특징이다. 유한한 이득을 이용하고 있다. LPF, HPF, BPF 등의 특성을 얻을 수 있으며 일반적으로 가장 많이 사용하는 방식이다.1. 저역 통과 필터가장 간단한 2차 저역통과 여파기는 VCVS 회로인데, 그 회로는 아래 그림과 같다. 이 회로에 대한 차단 주파수는 다음과 같다.f _{c} = {1} over {2 pi sqrt {R _{1} R _{2} C _{1} C _{2}}} 이 여파기의 설계 시 고래해야 할 사항은 두 개의 저항과 두 개의 콘덴서에 대한 값의 결정이다. 가장 쉬운 방법은R _{1} =R _{2} `,`C _{1} =C _{2}fh 하는 것이고 이때 차단 주파수는 다음과 같다.f _{c} = {1} over {2 pi RC}2. 고역 통과 필터그림과 같이 VCVS 고역통과 여파기는 동치 VCVS 저역통과 여파기에서 저항과 콘덴서의 위치를 바꾸어 놓은 형태의 회로로서 통과대역의 이득이나 회로의 차단 주파수는 저역통과 여파기와 같다.

공학/기술| 2018.03.06| 6페이지| 2,000원| 조회(209)

인하대, 예비보고서, 능동필터회로, 기초실험2

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기초실험2 바이어스 전류 측정 예비보고서

기초실험2 3주차 예비보고서12131921 이승훈실험 제목 : 바이어스 전류 측정기본 이론(1) 바이어스 전류입력 단자로 들어가는 직류 전류를 입력 바이어스 전류라고 한다.OP-AMP를 동작시키기 위해서는 직류 바이어스 전압이 인가 되어야 한다.바이어스 전류는 다음과 같이 계산한다.I _{B1} = {V _{A} -0} over {R _{i}} = {V _{A}} over {R _{i}} `,``I _{B2} = {V _{A} -0} over {R _{c}} = {V _{A}} over {R _{c}}(2) 입력 임피던스와 이득이상 적인 입력임피던스는 무한대이지만 실제 OP-AMP는 저항 값을 가지며 무시할 수 없는 바이어스 전류가 흐른다.위와 같은 반전 회로에서 이득을 A라 하면 다음과 같다.V _{s} = {-V _{o}} over {A} ``,``I _{1} = {V _{i} -V _{s}} over {R _{i}} = {V _{i} +V _{s} /A} over {R _{i}}V _{s} = {-V _{s}} over {A} -I _{1} R _{f} = {-V _{s}} over {A} -( {V _{i} +V _{s} /A} over {R _{i}} )R _{f}이를 정리하면 폐쇄 루프 이득 G는 다음과 같다.G == {V _{o}} over {V _{i}} = {-R _{f} /R _{i}} over {1+(1+R _{f} /R _{i} )/A}※ 비반전 회로 에서도 폐쇄 루프 이득은 다음과 같다.G == {V _{o}} over {V _{i}} = {1+(R _{f} /R _{i} )} over {1+ {1+(R _{f} /R _{i} )} over {A}} 비반전 증폭기의 입력 임피더스는 반전 증폭기의 입력 임피던스보다 커진다. 또, 이득이 증가할수록 입력 임피던스는 증가한다.3) 출력 임피던스와 이득이상적인 출력 임피던스는 0이지만 실제 OP-AMP는 저항 값을 가지게 된다.반전회로에서와 비반전 회로에서 출력 임피던스는 다음과 같다.반전 회로 :R ^{` prime _{out}} SIMEQ {R _{out}} over {A beta } `,`` beta = {R _{f}} over {R _{i} +R _{f}}반전 회로에서는 이득이 증가할수록 출력 임피던스는 감소한다.

공학/기술| 2018.03.06| 2페이지| 2,000원| 조회(102)

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기초실험2 CMRR(동상신호제거비) 예비보고서

기초실험2 5주차 예비보고서12131921 이승훈실험 제목 : CMRR(동상신호제거비)기본 이론(1) 동상 신호 제거비(CMRR)차동 증폭기는 그것의 입력에 인가된 두 신호 사이의 차에 응답하고 두 입력에 공통인 신호들을 이상적으로 제거하는 증폭기이다. 동상 모드 제거비(CMRR:common-mode rejection ratio)가 좋다는 것은 잡음신호를 제거하는데 무척 탁월하다는 뜻이고 이를 위해 차동 증폭기는 최선의 선택이 된다.CMRR은 일반적으로 dB로 표시하며 다음 식으로 정의 된다.CMRR`=`20log {차동`전압`이득(A _{d} )} over {동상`전압`이득(A _{CM} )}위와 같은 회로에서 CMRR을 구하면 다음과 같다.R _{1} ,R _{2`}가 교차하는 마디의 마디전압을V _{P}라 하면 다음과 같다.{V _{P}} over {R _{2}} + {V _{P} -V _{i}} over {R _{1}} =0`` RARROW `V _{P} =( {R _{2}} over {R _{1} +R _{2}} )V _{i} 그리고R _{i} ,R _{f}가 교차하는 마디에서 KVL을 적용 하면 다음과 같다.{V _{P} -V _{i}} over {R _{i}} + {V _{P} -V _{O}} over {R _{f}} =0``` RARROW `V _{O} =V _{i} [ {R _{f}} over {R _{i}} ( {R _{2}} over {R _{1} +R _{2}} -1)+ {R _{2}} over {R _{1} +R _{2}} ]`THEREFORE `A _{CM} = {V _{O}} over {V _{i}} =[ {R _{f}} over {R _{i}} ( {R _{2}} over {R _{1} +R _{2}} -1)+ {R _{2}} over {R _{1} +R _{2}} ]` 그리고 차동이득은 다음과 같다.A _{d} = {R _{f}} over {R _{i}} = {R _{2}} over {R _{1}}(2) 슬루율 (SR : slew rate)연산 증폭기 출력에 큰 신호가 걸릴 때, 비선형 왜곡을 일으키는 또 다른 현상은 슬루율 제한이다. 이 이름은 실제의 연산 증폭기가 따라갈 수 있는 출력 전압에 특정한 최대 변화율이 있다는 사실을 언급 한다. 이 최댓값을 연산 증폭기의 슬루율이라고 부르며, 다음과 같이 정의한다.

공학/기술| 2018.03.06| 2페이지| 2,000원| 조회(249)

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