아주대학교 전자회로실험/전회실/ 실험3 적분회로 결과보고서

목차

1. 실험 목적
2. 실험 도구 및 소자
3. 실험 이론
4. 실험 준비 및 예상 결과
5. 실험에 사용한 소자 및 전원 측정값
6. 실험 결과
7. 예상 결과와의 비교
8. 고찰
9. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
본 실험에서는 미분 – 적분 변환회로를 다룬다. 기본적으로 연산증폭기는 이득을 통해 출력을 증폭시키므로 광범위하게 사용된다. 이는 가감산, 적분, 상수 곱하기 등의 연산 기능을 수행할 수 있다는 뜻이기도 하다. 이번 실험에서는 미분과 적분 기능에 집중한다. 연산증폭기에 대한 이해를 기반으로 부궤환 회로를 응용하고, 미분기와 적분기 회로를 구성해보고 실제 작동을 확인한다. 출력 결과를 분석하여 회로가 어떻게 이득을 만들어내는지 구동 방식과 그 영향을 이해하는 것으로 추후 연관 과목과 설계에 대한 직관적인 시각을 다질 수 있다.

고찰
본 실험은 제어 관련 과목에서 주되게 사용되는 미분기 개념을 명확히하고, 그 동작 원리와 출력을 확인해보는 실험이다. 본격적인 고찰에 앞서 미분기가 무엇인지 다시 한 번 살펴볼 필요가 있다. 미분기는 출력이 입력의 변화율에 비례하는 회로이다. 현재 회로는 Negative feedback으로 연결되어 있다. 따라서 OP-amp의 입력단 전압은 0이고, 전류는 궤환을 따라서 흐른다. 즉, 전류가 궤환저항과 커패시터의 직렬 형태의 회로를 관통하는 형태가 된다. 반전 증폭기로써 작용한다는 뜻이다. 따라서 출력의 이득은 가 된다. 보다 명확한 해석을 위해 Laplace 변환을 사용한 것으로, 입력과 출력을 표현하면 다음과 같다. / 이어서 출력을 Inverse Laplace 변환으로 표현하면 이다. (미분 = s) 즉, 입력의 미분에 비례하는 회로이다. 하지만 본 실험에서는 단순한 미분기가 아닌 Lossy 이득을 갖는 미분기라는 응용 회로를 다룬다. 위의 식을 잘 살펴보면 입력의 미분값이 출력에 비례하는 성질을 확인할 수 있다. 미분에 의해 주파수 Term이 곱해지기 때문인데, 달리 말하면 입력의 주파수가 몹시 크다면, 값이 발산한다는 것이다.
이러한 한계점을 개선한 회로가 Lossy 이득을 갖는 미분회로이다. 이 회로는 미분기에 입력 저항이 하나 더 붙어 있는 형태이다.

참고 자료

아주대학교 전자회로실험 강의 노트 (2021)
Behzad Razavi, 김철우 외 6인 공역, 『마이크로전자회로』, 제 2판, 2009 .p599-621
James W. Wilson 외 1인 공저, 장주욱 외 9인 공역, 『회로이론』, 제 10판, 2016, p166-190
방성완, 『알기쉬운 회로이론』, 제 1판, 2016, p358-376
allaboutcircuits, (2021.03.15.), (2020.03.15.), ‘negative feedback’, ‘OP-amp’ https://www.allaboutcircuits.com
ALLDATASHEET, (2021.03.15.), (2021.03.15.),
‘741C’, https://www.alldatasheet.co.kr/view.jsp?Searchword=741C