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실험06_미적분연산기(결과)

결과보고서미적분 연산기제출일 :학 번 :이 름 :1 실험 회로[미분 연산기 실험 회로]미분 연산기 실험 회로에서Z _{f} =R,`Z=C 로 하면 등가회로 에서v _{o} =-Ri=-RC {dv _{i}} over {dt}로 출력은 입력의 미분에 비례하게 설정했다. 입력으로 주파수 1kHz,V _{PP} = 2V의 sin파를 인가하고 출력전압이 cos파가 나오는지 살펴 보았다. 정확히는V _{O} =-RC {d} over {dt} sin(wt)=-RCwcos(wt)로서, cos의 최대값은 1이기 때문에 출력의 peak값은-RCw=-RC2 PI f가 나오는지 확인해 보았다. 입력파형이 f=1kHz ,V _{PP} = 2V 이기 때문에 C와 R값을 계산을 통해 설정했는데, C=2.2uF이 있어서 캐패시터에 맞춰서 R값을 설정해 주었다. 계산에 따르면 R=723Ω을 사용해야 하지만 실험실에는 723Ω이 없었기 때문에 680Ω과 47Ω을 직렬로 연결해서 사용했다. 이렇게 계산한 이유는 출력전압이 10배 증폭된다는 것을 조교님께서 말씀해 주셔서 입력의 peak값이 1V 이기 때문에V _{O}의 peak값은 10이므로V _{O} =10=-RC2 PI f를 통해 C와 R값을 설계하였다. 이렇게 소자값을 설정한 후 회로를 꾸며 펑션 제너레이터를 이용하여 전압을 인가하였고, 오실로스코프를 이용하여 입력파형와 출력파형을 함께 측정하였다.- 이론값[V _{i}의 첨두치(V _{PP})][V _{O}의 첨두치(V _{PP})]2V20V2 실험결과[입력전압][입력전압과 출력전압]- 실험값[V _{i}의 첨두치(V _{PP})][V _{O}의 첨두치(V _{PP})]2V14.8V3 결과 검토입력을V _{PP}=2V, f=1kHz의 sin파로 인가하고 R을 680Ω+47Ω, C를 2.2uF으로 회로를 꾸민후 출력을 확인해 보았다. 이론상으로는V _{O}의 첨두치(V _{PP})는 20V가 나와야 하지만 실제 측정된V _{O}의 첨두치(V _{PP})는 14.8V가 나왔다. 오차가 많이 나는 것 같아 조교님께 여쭤봤더니 이정도 오차는 발생할 수 있다고 하셨다.이번실험은 OP-Amp를 이용한 미분기 실험이었다. 인가전압을 설정한 후 이론식을 유도해보고 R과 C값을 설계하여 출력을 확인하여 미분이 제대로 되도록 맞게 설계하였는지 실제 실험을 통해 확인해 보았다. 실제 측정결과를 오실로스코프를 통해 확인해 보니 입력의 위상과 출력의 위상이 약 90도가 차이가 나는 것을 볼 수 있었고, 따라서 인가전압이 sin파일 때 출력전압은 sin을 미분한 cos파임을 알 수 있었다. 또한 이론으로 유도한V _{O} =-RC {d} over {dt} sin(wt)=-RCwcos(wt)를 통해 출력의 peak값이-RCw=-RC2 PI f가 된다는 것을 확인할 수 있었다.결과적으로 10배가 증폭이 되어야 하지만 실제 실험에서는 약7.4배정도 증폭이 된 것을 확인할 수 있었다.4. 오차의 원인이론값실험값오차[V _{o}의 첨두치(V _{PP})]20V14.8V26%이번 실험의 경우 오차가 약26%로 비교적 크게 났다. 파형이 변한 것은 제대로 나왔지만 출력전압의 첨두치에서 오차가 났다. 이렇게 오차가 난 이유는첫 번째, 파워 서플라이의 불안정한 전압공급이다.±V _{S} 전압을 인가하는 과정에서 전압이 0.1~0.3V정도 떨려서 전압의 공급이 불안정했다.두 번째, 리드선이나 MOSFET에도 내부저항이 있어서 내부저항으로 인한 오차가 발생되었다.세 번째, 계속되는 실험으로 저항이나 op-amp, 리드선까지 내부온도의 변화가 생겨 이로인해 오차가 발생할 가능성이 있다.

공학/기술| 2014.12.11| 2페이지| 1,000원| 조회(103)

실험, 회로, 결과보고서, 회로실험, 전자회로실험, 결과, 미적분연산기

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실험06 미적분연산기(예비)

예비보고서미적분 연산기제출일 :학 번 :이 름 :1 실험 목적아날로그 적분 및 미분 연산기에 대한 회로 동작을 습득한다.2 실험과 관련된 기초이론- 미분 연산기[미분 연산기 회로][미분 연산기 등가회로]Z _{f} =R,`Z=C로 하면 등가회로 에서v _{o} =-Ri=-RC {dv _{i}} over {dt}로 출력은 입력의 미분에 비례하게 된다.- 적분 연산기[적분 연산기 회로][적분 연산기 등가회로]Z _{f} =C,`Z=R로 하면 등가회로 에서v _{o} =- {1} over {C} int _{} ^{} {i} dt=- {1} over {C} int _{} ^{} {{v _{i}} over {R} dt=- {1} over {RC} int _{} ^{} {v _{i}}} dt이므로 출력은 입력 전압의 적분에 비례하게 된다.- 실험 회로[미적분 연산기 회로][삼각파형의 공급 회로]3 실험 장비실험기기디지털 멀티미터1대직류전원 공급 장치1대신호 발생기1대오실로스코프1대브레드 보드1개회로부품OP AmpKA741C1 개저항47[kΩ], 220[kΩ], 180[kΩ]각 1개가변저항222[pF], 0.01[uF]각 1개4 실험 방법1. 회로를 결선하고, 전원 전압을 공급하라.2. 스위치는S _{1} =3,`S _{2} =1의 위치로 접속한다.3.20kHz,`1V _{p-p}의 구형파를 입력으로 공급하라.4. 2주기 동안의 입력 및 출력 파형을 표 1에 그림으로 나타내라.5.20kHz,`1V _{p-p}의 정현파 신호로 입력 신호를 바꾼 다음 앞 실험 과정을 반복하라.6. 스위치를S _{1} =1,`S _{2} =2의 위치로 접속한다.7.250Hz,`0.3V _{p-p}의 구형파를 입력으로 공급하라.8. 입력 및 출력 파형을 측정하여 표2에 기록하되, 진폭과 위상 관계를 표시하라.9.250Hz,`0.3V _{p-p}의 정현파로 입력 신호를 바꾸고 앞 실험 과정을 반복하라.10. 그림 6과 같이 결선을 하여 OP Amp의 입력이 삼각 파형이 되도록 하라.11. 신호 발생기의 출력을250Hz,`10V _{p-p}의 구형파로 조정하라.12. 2주기 동안의 입력 및 출력 파형을 표 2에 측정하여 기록하되, 진폭과 위상 관계를 명시하라.5 PSpice 시뮬레이션[미분기 실험 회로][미분기 시뮬레이션 결과][적분기 실험 회로][적분기 시뮬레이션 결과]6. 예비보고사항①V _{i} =Asin(wt)일 때 적분회로의 출력전압V _{o}를 계산 하시오Z _{f} =C,`Z=R로 하면 등가회로 에서v _{o} =- {1} over {C} int _{} ^{} {i} dt=- {1} over {C} int _{} ^{} {{v _{i}} over {R} dt=- {1} over {RC} int _{} ^{} {v _{i}}} dt이므로Asin(wt)를 적분하면- {A} over {w} cos(wt)이므로V _{o} =- {1} over {RC} int _{} ^{} {V _{i} dt} =- {1} over {RC} int _{} ^{} {Asin(wt)dt} =- {1} over {RC} (- {A} over {w} cos(wt))= {A} over {RCw} cos(wt)가 된다. 따라서 출력은 입력 전압의 적분에 비례하게 된다.②V _{i} =Asin(wt)일 때 미분회로의 출력전압

공학/기술| 2014.12.11| 3페이지| 1,000원| 조회(123)

실험, 회로, 회로실험, 전자회로실험, 예비보고서, 예비, 미적분연산기

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실험05 OP AMP 회로 실험(결과)

결과보고서OP AMP 회로 실험제출일 :학 번 :이 름 :1 실험 회로[반전 가산기 실험 회로]반전 가산기 실험 회로에서V _{1}과V _{2}값에 따라서 출력전압이 어떻게 나오는지를 살펴보았다.처음에는 입력전압V _{1}과V _{2}를 파형발생기를 이용하여 교류전압을 인가한후 오실로스코프로 출력전압을 관찰해보았지만 값이 제대로 나오지 않는다는 것을 확인하고 입력전압V _{1}과V _{2}를 직류전압을 인가하여 디지털멀티미터로 출력전압을 관찰하였다.R _{1}= 1[kΩ],R _{2}= 1[kΩ],R _{F}= 2[kΩ] 로 회로를 꾸민 후V _{1}과V _{2}이 0V일 때,V _{1}=1.5V,V _{2}=0V /V _{1}=0V,V _{2}=1.5V 일 때V _{1}=1.5V,V _{2}=1.5V일 때 출력전압을 멀티미터를 이용하여 확인해 보았다.- 이론값V _{1}V _{2}V _{o}0 V0 V0 V0 V1.5 V-3 V1.5 V0 V-3 V1.5 V1.5 V-6 V2 실험결과[V _{1}=1.5 ,V _{2}=0 ][V _{1}=1.5 ,V _{2}=1.5 ]- 실험값V _{1}V _{2}V _{o}0 V0 V0 V0 V1.5 V-2.95 V1.5 V0 V-2.95 V1.5 V1.5 V-5.93 V3 결과 검토R _{1}= 1[kΩ],R _{2}= 1[kΩ],R _{F}= 2[kΩ] 로 회로를 꾸민 후V _{1}과V _{2}이 0V일 때,V _{1}=1.5V,V _{2}=0V /V _{1}=0V,V _{2}=1.5V 일 때V _{1}=1.5V,V _{2}=1.5V일 때 출력전압을 멀티미터를 이용하여 확인해 보았다.KCL을 적용하면I _{1} +I _{2} =I _{3}이며{V _{1} -0} over {R _{1}} + {V _{2} -0} over {R _{2}} = {0-V _{o}} over {R _{3}} 이다. 따라서V _{o} =-( {R _{F}} over {R _{1}} V _{eqalign{1#}} + {R _{F}} over {R _{2}} V _{2} )이 된다.이론적으로 출력 전압은V _{1}과V _{2}값에 따라 각각 하나의 전원만 1.5V전압을 인가했을 때는 -3V가, 두 개의 전원 모두 1.5V를 인가했을 때는 -6V가 나와야 한다. 실제 측정값에서V _{1}과V _{2}가 각각 0V일 때는 전압이 인가되지 않고 전류가 흐르지 않음에 따라V _{o}역시 0V가 측정이 되었고,V _{1}=1.5V,V _{2}=0V /V _{1}=0V,V _{2}=1.5V 일 때는V _{o} =-( {R _{F}} over {R _{1}} V _{eqalign{1#}} + {R _{F}} over {R _{2}} V _{2} ) 에 따라V _{o}값은 동일하게 ?2.95 V가 측정되었다. 이론값인 ?3V와 비교해보았을 때 약간의 오차가 있지만 이론값과 거의 비슷한 결과가 나왔음을 확인할 수 있다.V _{1}=1.5V,V _{2}=1.5V일 때 역시V _{o} =-( {R _{F}} over {R _{1}} V _{eqalign{1#}} + {R _{F}} over {R _{2}} V _{2} )에 따라 ?5.93 V가 측정되었다. 이론값인 ?6V와 비교해보았을 때 약간의 오차가 있지만 이론값과 거의 비슷한 결과가 나왔음을 확인할 수 있다.이번 실험은 OP-Amp를 이용한 반전 가산기 실험이었다. 저항값과 인가전압에 따라 OP Amp에 의한 출력전압이 어떻게 변하는지에 대한 이론식을 유도해보고 실제 실험을 통해 확인해 보았다. 처음에는 입력전압V _{1}과V _{2}를 파형발생기를 이용하여 교류전압을 인가한후 오실로스코프로 출력전압을 관찰해보았지만 값이 제대로 나오지 않는다는 것을 확인하고 입력전압V _{1}과V _{2}를 직류전압을 인가하여 디지털멀티미터로 출력전압을 관찰하였다. 이점을 제외하면 실험이 비교적 잘 되었다. 오차역시 별로 차이가 나지 않았다. 이번 실험을 통해 OP Amp회로 중 반전가산기에 대해 알 수 있었다.4. 오차의 원인V _{1}V _{2}V _{o}(이론값)V _{o}(측정값)오차율0 V0 V0 V0 V0%0 V1.5 V-3 V-2.95 V1.67%1.5 V0 V-3 V-2.95 V1.67%1.5 V1.5 V-6 V-5.93 V1.17%이번 실험의 경우 첫 번째V _{1}과V _{2}가 각각 0V일 때 이론값과 실험값의 오차는 0%, 두 번째V _{1}=1.5V,V _{2}=0V /V _{1}=0V,V _{2}=1.5V 일 때 이론값과 실험값의 오차는 약 1.67%, 세 번째V _{1}=1.5V,V _{2}=1.5V일 때 이론값과 실험값의 오차는 약 1.17%로 작은 오차가 났다. 이론값과 거의 비슷한 값이지만 약간의 오차가 발생함을 확인할 수 있다. 이론값과 실험값이 거의 비슷하지만 작은 오차가 난이유는

공학/기술| 2014.12.11| 2페이지| 1,000원| 조회(221)

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실험05 OP AMP 회로 실험(예비)

예비보고서OP AMP 회로 실험제출일 :학 번 :이 름 :1 실험 주제부궤환을 통한 OP AMP의 증폭, 전압-전류 변환, 전류-전압 변환, 전류 증폭기 등을 실험한다.2 실험과 관련된 기초이론- OP Amp 가산기[OP Amp를 이용한 가산기]그림 5는 OP Amp를 이용한 가산기를 보여준다. 만약R _{F} `=`R _{1} =`R _{2} 이면 출력 전압은 다음과 같이 입력 전압의 합이 되며 부호는 바뀐다.V _{o} =-(V _{1} +V _{2} ) 또한 저항R _{F} `,`R _{1} `,`R _{2} 의 값을 조정함으로써 각 입력과 출력 전압의 비를 조절할 수 있다. 예를 들어R _{F} `=2`R _{1} =`3R _{2}이면 출력은 다음과 같이 된다.V _{o} =-(2V _{1} +3V _{2} )3 실험 장비실험기기디지털 멀티미터1대직류전원 공급 장치1대신호 발생기1대오실로스코프1대브레드 보드1개회로부품OP AmpKA741C1 개SPDT 스위치4개1.5V 건전지2개저항1[kΩ], 10[kΩ], 100[kΩ]각 2개가변저항1[kΩ]1개4 실험 방법- 반전 가산기1. 회로를 구성하라.2. V1 과 V2의 상태를 바꾸어 가면서 V out를 측정하고 그 결과를 기록하라.3. Vout = -4.5 V가 되도록 가산기 회로를 수정하라. 이 때의 각 저항 값과 V1 , V2의 극성을 결정하고 기록하라.4. V out = +1.5 V가 되도록 가산기 회로를 수정하라. 이 때의 각 저항 값과 V1 , V2의 극성을 결정하고 기록하라.5 PSpice 시뮬레이션[반전 가산기 실험 회로][반전 가산기 시뮬레이션 결과]- V1값과 V2값이 더해진 후 반전되어 최종 출력은 -(2+2)V인 -4V가 나오는 것을 확인할 수 있었다.6. 예비보고사항① 반전증픅기와 비반전 증폭기의 차이점을 설명하고 각각 전압이득, 입력임피던스, 출력임피던스를 구하라[반전증폭기][비반전 증폭기]- 반전증폭기부궤환을 걸기 위해 출력이 반전 입력 단자에 연결되어 있음을 알 수 있다. 입력 신호는 반전입력에 가해지고, 그 결과 출력은 반전된다. 그림 1의 회로에서 증폭기의 출력은 다음과 같이 된다.V _{OUT} =-( {R _{F}} over {R _{R}} )V _{i`n} 위 식에서 (-) 부호는 출력이 입력과 비교하여 반전되는 것을 나타낸다.[증폭기의 이득][입력 임피던스][출력 임피던스]Gain=- {R _{F}} over {R _{R}}Z _{i`n} =R _{R}Z _{OUT} =0- 비반전 증폭기(+) 입력에 신호를 가함으로써 OP Amp를 비 반전 증폭기로 동작시킬 수 있다. 이 회로 역시 궤환 회로는 반전 입력에 연결된다. 그림 3의 비 반전 증폭기에서 출력은 다음과 같다.V _{OUT} =(1+R _{F} R _{R} )V _{i`n}[증폭기의 이득][입력 임피던스][출력 임피던스]Gain=1+ {R _{F}} over {R _{R}}Z _{i`n} = INF Z _{OUT} =0비 반전 증폭기는 입력 임피던스가 무한대이고 출력 임피던스가 0이기 때문에 완전한 전압증폭기로 동작한다. 이것은 입력 임피던스는 무한대이기 때문에 증폭기가 자신을 구동시키는 회로의 부하가 되지 않음을 의미하며, 아울러 출력 임피던스가 0이기 때문에 증폭기가 작은 저항 부하도 전압 이득의 감소 없이 구동시킬 수 있다는 것을 의미한다.

공학/기술| 2014.12.11| 3페이지| 1,000원| 조회(129)

실험, 회로, 회로실험, 전자회로실험, 예비보고서, 예비, OP Amp 회로 실험

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실험04 OP AMP 특성 실험(결과)

결과보고서OP AMP 특성 실험제출일 :학 번 :이 름 :1 실험 회로[반전 증폭기 실험 회로][비반전 증폭기 실험 회로]반전 증폭기 실험의 경우V _{i`n}=2V(즉,V _{PP}=4V) 로 인가하고, Frequency=1kHz를 인가한다.R _{1}=5k일때와 3.3k 일 때 2번 측정했는데 5k저항이 없어서 5.1k로 대체했다.R _{2}는 10k를 사용하고V _{s}=±10V를 인가했다.비반전 증폭기 실험의 경우V _{i`n}=2V(즉,V _{PP}=4V) 로 인가하고, Frequency=1kHz를 인가한다.R _{1}=10k 를 사용했고R _{2}는 10k를 사용하고V _{s}=±10V를 인가했다.2 실험결과- 반전 증폭기[입력 전압][R _{1}=5.1k][R _{1}=3.3k]- 비반전 증폭기[입력 전압][R _{1}=10k]3 결과 검토반전 증폭기 실험의 경우V _{i`n}=2V(즉,V _{PP}=4V) 로 인가하고, Frequency=1kHz를 인가한다.R _{1}=5k일때와 3.3k 일 때 2번 측정했는데 5k저항이 없어서 5.1k로 대체했다.R _{2}는 10k를 사용하고V _{s}=±10V를 인가했다.V _{o} =-( {R _{2}} over {R _{1}} )V _{i`n} 에서R _{1} =5.1K,`R _{2} =10K 의 경우에V _{o} =-1.96V _{i`n}가 된다. 즉 1.96배 만큼 증폭되고 반전되어 출력 된다는 얘기이다. 실제 오실로스코프로 측정한 출력전압을 읽어보면 7.68V로 입력전압V _{pp} =4와 비교해 보았을 때{V _{o}} over {V _{i`n}}=1.92가 나와서 약간의 오차가 존재하지만 이론과 거의 비슷함을 볼 수 있다. 결과 파형을 통해서도 쉽게 알아볼 수 있다.R _{1} =3.3K,`R _{2} =10K 의 경우에V _{o} =-3.03V _{i`n}가 된다. 즉 3.03배 만큼 증폭되고 반전되어 출력 된다는 얘기이다. 실제 오실로스코프로 측정한 출력전압을 읽어보면 11.9V로 입력전압V _{pp} =4와 비교해 보았을 때{V _{o}} over {V _{i`n}}=2.975가 나와서 약간의 오차가 존재하지만 이론과 거의 비슷함을 볼 수 있다. 결과 파형을 통해서도 쉽게 알아볼 수 있다.비반전 증폭기 실험의 경우V _{i`n}=2V(즉,V _{PP}=4V) 로 인가하고, Frequency=1kHz를 인가한다.R _{1}=10k일 때 측정해보았다.R _{2}는 10k를 사용하고V _{s}=±10V를 인가했다.V _{o} =V _{i`n} +( {R _{2}} over {R _{1}} )V _{i`n} 에서R _{1} =10K,`R _{2} =10K 의 경우에V _{o} =V _{i`n} + {R _{2}} over {R _{1}} V _{i`n`}가 된다.{V _{o}} over {V _{i`n}}=2로서 즉 2배 만큼 증폭되고 반전되지 않고 입력파형이 그대로 출력 된다는 얘기이다. 실제 오실로스코프로 측정한 출력전압을 읽어보면 8.08V로 입력전압V _{pp} =4와 비교해 보았을 때{V _{o}} over {V _{i`n}}=2.02가 나와서 약간의 오차가 존재하지만 이론과 거의 비슷함을 볼 수 있다. 결과 파형을 통해서도 쉽게 알아볼 수 있다.이번 실험은 OP-Amp를 이용한 반전, 비반전 증폭기 실험이었다. 처음에 회로를 잘못 만들어 실험이 잘 되지 못하다가 조교님의 도움으로 회로를 고치고 난 뒤 10분 만에 실험을 끝냈다. 이번 실험은 처음에 헤맨 것을 제외하고는 비교적 잘 되었다. 오차가 얼마 안될만큼 정확하게 이루어졌다. 이번 실험을 통하여 OP-Amp의 기본 기능과 반전, 비반전 증폭기에 대해서 알 수 있었다.4. 오차의 원인종류R _{1}값{V _{o}} over {V _{i`n}}(이론값){V _{o}} over {V _{i`n}}(실험값)오차율반전5.1k1.961.92약 2%3.3k3.032.975약 1.8%비반전10k22.02약 1%이번 실험의 경우 첫 번째 반전 증폭기,R _{1} =5.1k를 사용했을 때 이론값과 실험값의 오차는 약 2%,R _{1} =3.3k를 사용했을 때 이론값과 실험값의 오차는 약 1.8%, 두 번째 비반전 증폭기,

공학/기술| 2014.12.11| 3페이지| 1,000원| 조회(154)

실험, 회로, 결과보고서, 회로실험, 전자회로실험, 결과, OP AMP 특성 실험

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