서울시립대 전자전기컴퓨터설계실험3 예비레포트 5주차

목차

1. 실험목표
2. 실험방법 및 예상 실험결과
3. 결론 및 토의
4. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목표
Operational Amplifier를 사용하여 Sallen-key Filter를 설계하고 시뮬레이션해본다.

결론 및 토의
이번 실험은 op-amp활용하여 Active-RC filter인 Sallen-key filter를 설계하고 시뮬레이션 해보는 실험이었다. Sallen-key filter 기본구조를 이용하여 두 가지 필터를 설계하고 주파수 크기 응답과 주파수 위상 응답 특성을 관찰하였고, Q값의 변화에 따른 damping 계수 변화 또한 관찰하였다. 실험 결과들은 모두 이론 값과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
첫 번째 실험에서 Low-pass Filter로 동작하는 Sallen-key Filter회로를 설계하였는데, Low-pass Filter는 낮은 주파수 성분은 통과시키고 높은 주파수 성분은 차단하는 역할을 한다. 주파수 응답을 통해 낮은 주파수 성분의 진폭은 크고, 높은 주파수 성분의 진폭은 작아지는 것을 확인하였다. 또한 공진주파수와 비슷한 값으로 갈수록 위상이 -90°에 가까워짐을 확인하였다.
두 번째 실험에서는 R과 C의 위치를 바꿔서 High-pass Filter로 동작하는 Sallen-key Filter를 설계하였다. High-pass Filter는 높은 주파수 성분은 통과시키고 낮은 주파수 성분은 차단하는 역할을 한다.
마지막으로 Q값 변화에 따른 회로의 damping 계수 변화를 관찰하였다. 2차 필터는 2개의 pole이 존재하는데, Q=1/2ζ이며, ζ는 damping ratio이다. Q가 0.5보다 크면, under-damping 파형이 나타나고, 0.5보다 작으면 over-damping 파형이 나타나는 것을 확인하였다.
하지만 이 때까지 Op-amp를 이용하여 했던 실험들과 마찬가지로 이번 실험도 실제로 진행하였다면 오차들이 발생할 수밖에 없는데, 이는 ideal op-amp에는 적용되지 않는 특성들이 실제 회로에서는 적용되기 때문이다.

참고 자료

5번째 실험 교안
회로이론11판(J. DAVID IRWIN, R.Mark Nelms)
Microelectronic Circuits 7th Ed. (Sedra & Smith)
Data sheet of 741 operational amplifier: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf
연산 증폭기 : https://terms.naver.com/entry.naver?docId=869914&cid=42388&categoryId=42388
차동 증폭기 : https://terms.naver.com/entry.naver?docId=595958&cid=42340&categoryId=42340
Sallen-key topology : https://www.ti.com/lit/an/sloa024b/sloa024b.pdf?ts=1618687427022&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F