기본연산증폭기실험

소개글

전자회로OP-AMP실험 결과보고서입니다.

목차

1. Introduction
2. Problem Statement
3. Implementation
4. Result
5. Conclusion & Evaluation

본문내용

1. Introduction
이번 실습에서 배울 것은 OP-AMP의 기본적인 반전 및 비 반전 증폭기의 이득과 그리고 각 소자들의 역할 그리고 OP-amp의 일반적 사용법에 대해서였다. 이론적으로만 살펴보았던 반전, 및 비 반전 이득이 실제로 그렇게 되는지에 대해서 알아보고 OP-AMP에 공급해야하는 DC전압과 +, - 그리고 출력 단자가 어떻게 사용되는지 무한대에 가까운 이득으로 인하여 +단자와 -단자에 걸리는 전압이 실제로 같은지에 대해서 알아보는 것이 목적이었다. 이러한 실험을 741OP-AMP로 수행하면서 실제로 실험값과 이론값이 어떤 요인에서 나는지 살펴보는 것 또한 이번실험의 목적이라고 생각한다.
2. Problem Statement
반전 증폭기
E1.1 직류 전압과 이득
① Describe what is the problem.
전압을 디지털 멀티미터로 측정하고 측정된 전압을 토대로 반전 증폭기의 이득가 실험값과 어떻게 다른지를 알아내는 것이 첫 번째 문제였다.
② Describe how do you solve the problem.
가장 먼저 해야 할일은 반전 증폭기를 이용하여 빵판에 회로를 구성하는 것이었다. 첫 번째 실험으로 인해 결선하는 것은 크게 힘든 일이 아니었지만 OP-AMP의 입력단자가 아래의 그림과 같이
<최초로 결선할 때 참조했던 표>
입력단자가 정해져 있는 것이 아니라 OP-AMP를 샀을 때 어떻게 입력되는지 하나하나 SPEC에 적혀있다는 것을 모르고 실험해서 회로 결선에 생각보다 시간이 오래 걸리게 되었다.
최초로 입력되는 는 파워 서플라이에서 나오는 전압을 디지털 멀티미터로 측정해보는 것이고 는 이용하여 전압분배 된 시그널이 OP-AMP로 들어가는지를 측정하는 것이다
의 경우에 OPEN-LOOP GAIN이 무한대에 가까운 OP-AMP의 특성 때문에 가상 접지가 되므로 0V에 가까울 것이고 -이 반전 증폭기의 이득이므로 에 반전증폭기의 이득을 곱한 것이 출력 가 될 것이다.
E1.2 이득의 변화
① Describe what is the problem.
주어진 문제는 우리가 반전 증폭기의 구성을 위해 사용한 저항 R1과 R2의 값을 조정하였을 때 어떤 변화가 생기는지 알아내는 것이었다. 어떤 변화가 일어나는지를 알아보기 위해 각각의 변화에 따른 GAIN을 얻어 내고 이론 치와 어떻게 다른지 알아보았다
② Describe how do you solve the problem.
이번 문제를 효과적으로 해결하기 위해서는 우선 반전 증폭기의 이득이 다음과 같은 꼴로 나타내어진다는 것을 알아야 한다. 반전 증폭기의 Closed-Loop Gain=-
를 병렬로 하나 더 연결할 경우 등가저항은 반으로 줄어들게 되고 때문에 Gain은 반으로 줄어드는 모습을 보일 것이다. 을 병렬 으로 연결할 경우 등가저항은 반으로 줄어들게 되고 때문에 Gain은 두 배로 늘어날 것이다. 마지막으로 을 직렬 으로 연결한다면 등가저항은 두 배로 늘어나게 되고 때문에 Gain은 반으로 줄어들 것이다.
위와 같은 이론적 예측을 기반으로 하여 각각의 전압을 측정하여 보았다.
E1.3 교류 이득과 과부하
① Describe what is the problem.
이번 문제는 그동안 직류에서만 측정하였던 이득이 교류에서는 어떻게 나타나고 OP-AMP가 증폭을 시켰을 때 직류전압을 인가해 주었던 범위 이상으로 증폭을 시키지 못하면 어떻게 되는지를 알아보는 것이었다.
② Describe how do you solve the problem.
이 문제를 해결하기 위해서는 파형발생기와 오실로스코프가 필요하였고 최초로 회로를 결선해준 뒤 파형발생기를 통해 정현파를 입력하였을 때 직류와 마찬가지로 시간에 따른 이득을 나타낼 것이라 생각하였고 2V를 인가해 주었을 때는 에 흘려 넣어준 전압 이상으로 증폭을 못시키고 우리가 이론으로 배운 포화 현상이 생길 것이라 예측하고 오실로스코프를 통하여 파형을 확인해보며 실험해보게 되었다.
E1.4 가상 접지
① Describe what is the problem.
이번 문제는 가상 접지가 되어있는 부분에 각각 다른 값의 저항을 달아주어서 그것이 출력 단에 어떤 변화를 주는 것인지를 알아보는 것이었다.
② Describe how do you solve the problem.
이 문제를 해결하기 위해서 가상접지에 개념에 대해서 확실하게 아는 것이 중요한데 가상 접지란 OP-AMP의 매우 큰 Open Loop-Gain 때문에 +단자에 걸리는 전압과 -단자에 걸리는 전압이 같아지는 것을 의미한다. 문제를 해결해가는 과정을 아래의 그림으로 표현하였다.
이상적인 OP-AMP의 입력저항은 무한대에 가까우므로 걸어준 저항만큼의 전압이 에 걸리게 되고 에 걸리는 전압 또한 변화가 있을 것이다. 라는 것을 이론적 배경으로 실험에 임하게 되었다 이번 실험이 가장 어려운 실험이었는데 문제에 대한 분석이 실험도중 충분치 못해서 문제가 무엇을 원하는지에 대해서 아는 것이 많이 부족했다고 생각한다.

참고 자료

없음