[A+] OP-amp 레포트

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목차

Ⅰ. Title

Ⅱ. Abstract

Ⅲ. Table of contents

Ⅳ. Introduction
1. Objective of Experiment
2. Basic Theory of Experiment

Ⅴ. Method

Ⅵ. Results

Ⅶ. Discussion

Ⅷ. Conclusion

Ⅸ. Reference

본문내용

실험을 진행했기 때문에, 과 의 부호가 동일했다.
Theoretical Value
Measured Value
Error (%)
Experiment 1
-1.896V
-1.85V
2.43
-0.398V
-0.42V
5.53
Experiment 2
-6.641V
-6.67V
0.44
-31.673V
-14.13V
55.39
Experiment 3
6.896V
7.14V
3.54
5.398V
5.41V
0.22
Experiment 4
11.641V
11.2V
3.79
36.673V
13.76V
62.48
Table6. error analysis
Table 6. 은 실험1~4에서 얻은 의 이론값과 실험값의 오차이다. 빨간색으로 표시된 부분의 오차는 각각 55.39%와 62.48%로 다른 오차들 보다 훨씬 크다. 그 이유는 실험에서 입력전압은 각각 = 15V(positive saturation) , = -15V(negative saturation) 안에서 증폭이 되어 으로 출력된다. 하지만, 의 이론값이 각각 -31.673V, 36.673V로 포화 범위를 넘어섰고, 는 실제로 15V와 -15V사이에서 증폭되기 때문에 실제로 측정된 은 각각 -14.13V와 13.76V였기 때문에 큰 오차가 발생했다. 다만, 이론적으로는 13.76V가 아닌 범위의 끝 값인 15V 그리고 -14.13V가 아닌 -15V를 가져야하지만 그렇지 않았다. 그 이유로는 실제 amplifier에는 내부저항이 존재하기 때문이다. 실험의 가정에서는 amplifier를 이상적인 amplifier로 생각했지만, 실제 amplifier는 그러하지 못하기 때문에, 실제 입력 저항값은 무한대가 아니고, 또한 출력 저항값도 0보다는 큰 저항값을 가지기 때문에 실제로 측정된 이 15V보다 작고 -15V보다는 크게 측정되었다. 다시 생각하면, 오차율이 큰 실험은 의 이론값이 포화 범위를 넘어선 경우라고 생각할 수 있다. 위에서 다룬 두 가지 큰 오차의 경우 뿐만 아니라, 나머지 경우에서도 각각 오차가 0.22% ~ 5.33%까지 나타났다. 오차에 대한 원인으로는 포토레지스터에 작용한 빛의 세기로 인해 오차가 발생했다고 예상된다. 실험1~4을 진행하기 전 포토레지스터의 최대 및 최소 저항을 손가락 가림의 유무로 나누어 측정했다. 하지만, 실제로 실험1 ~ 4를 진행할 때, 실험실 내부의 빛의 세기는 완전히 일정하지 않다. 그렇기 때문에, 일정하지 못한 빛의 세기로 인해 포토레지스터의 저항값이 각기 달랐기 때문에 오차가 발생되었다고 예상된다.
2. Experiment 5
실험5는 실험4와 동일한 회로로 포토레지스터와 을 사용해서 진행했다. 실험1~4과는 달리 포토레지스터의 최대 및 최대 저항값을 사용하는 것이 아니라 테이프를 겹치는 장수를 다르게 하여 얻은 6가지 저항값을 사용해서 을 측정했다. 테이프의 장수를 늘릴수록 포토레지스터가 받아들이는 빛의 세기가 약해지므로 포토레지스터의 저항값인 는 점점 증가하였다.
Fig 17. Relationship between the number of tapes and the output voltage
Fig 17.에서 테이프의 개수와 출력전압과의 관계를 보면, 이론값은 계속 증가하지만, 실제 측정값은 13.7V 부근에서 더 이상 증가하지 않고 일정하다. 테이프를 15장, 20장 그리고 25장으로 포토레지스터를 가리면 은 positive saturation인 15V를 넘어서는 이론값을 얻게 되고, 실제 최대 출력전압은 = 15V 범위 안에 있는 약 13.7V을 가진다. 실험5와 실험4의 회로를 동일하기 때문에 두 개의 실험을 비교할 수 있다. 실험4에서 출력전압이 13.76V으로 positive saturation 값인 +15V에 근접함을 확인할 수 있었고, 13.76V가 실험5에서 얻은 saturation 값인 13.7V와 매우 근접하게 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 실험5의 오차의 원인은 실험1~4와 유사하게 포토레지스터에 작용하는 빛의 세기를 완전히 일정하게 하지 못하기 때문에 오차가 발생하고, 내부저항으로 인해 오차가 발생했다고 예상된다.
Conclusion
이 실험은 Op-amp로 inverting amplifier circuit과 non-inverting amplifier circuit을 구성하여 출력전압()을 측정하는 실험이었다. 각 실험에 맞는 식을 이용해서 의 이론값을 구하고 실험에서 얻은 과 비교하며 오차분석을 진행하였다. 오차의 원인으로는 amplifier의 내부저항과 회로에 사용된 포토레지스터에 비추는 빛의 조건을 일정하게 하지 못한 점으로 인해 발생되었다고 생각했다. 실험1~4의 데이터 중에서 오차가 각각 55.39%와 62.48% 유독 매우 큰 값들이 존재했고, 큰 오차의 이유는 의 이론값이 포화상태의 전압인 = 15V , = -15V 범위의 바깥에 해당하는 값을 가지기 때문이었다. 이를 통해 큰 오차를 가지는 실험의 경우는 회로의 출력전압이 포화상태에 있다는 것으로 예상할 수 있다. 실험5는 실험1~4와 달리 포토레지스터의 최대 및 최소 저항값을 사용하지 않고, 테이프를 여러 개를 겹쳐서 빛의 세기를 조절하는 방식으로 가변저항처럼 사용했다. 의 이론값은 겹치는 테이프의 장수를 늘릴수록 커졌지만, 의 실험값은 positive saturation +15V 부근인 13.7V에서 더 이상 증가하지 않았다. 실험5와 실험4의 회로구성은 동일하기 때문에 실험4의 포화상태 일 때의 출력 전압은 각각 13.7V , 13.76V로 매우 비슷한 것을 확인할 수 있었다. 실험을 진행할 때 내부저항을 고려하고, 포토레지스터에 작용하는 빛의 세기를 일정하게 하는 것에 유의 한다면 더욱 정확한 실험이 될 것으로 예상된다.
Reference
[1] \'02_Experiments_manual.pdf\' by Sungkyunkwan University, School of Mechanical Engineering
[2] https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=590393&cid=42340&categoryId=42340[accessed 2020.11.16.]

키워드

opamp,   OP-Amp,   전압,   전압 증폭,   실험보고서