전자기학 실험( 연산증폭기필터 예비 + 결과 레포트 )

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전자기학 실험( 연산증폭기필터 예비 + 결과 레포트 )에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험원리
3. 기구및 장치
4. 실험 방법
5. 실험시 주의사항
6. 결과
7. 분석
8. 고찰및 개선사항
*참고문헌

본문내용

periment 2 : 기본 연산 증폭기 회로의 주파수 응답
이론상 회로 구성도
함수발생기
Waveform(파형) : Sine wave
Peak Amplitude(최대 진폭) : 0.1 [V]
Frequency(주파수) : 1 [kHz]
DC Offset(직류 옵셋) : 0.0 [V]
직적 실험한 회로 구성도
10k 과 10k
100k 과 10k
7. 분석
Experiment 1 : 회로 소자 값의 측정
R1[]i
이론 값
측정 값
오차
R1[]f
이론 값
측정 값
오차
100k
99.99k
0.01%
100k
99.97k
0.03%
R2[]i
이론 값
측정 값
오차
R2[]i
이론 값
측정 값
오차
10k
9.995k
0.05%
10k
10.006k
0.06%
C1[F]i
이론 값
측정 값
오차
C1[F]f
이론 값
측정 값
오차
0.01F
0.01003F
0.3%
0.01F
0.0102F
2%
C2[F]i
이론 값
측정 값
오차
C2[F]f
이론 값
측정 값
오차
1.00F
1.01F
1%
1.00F
1.01F
1%
R1[]i
R1[]f
R2[]i
R2[]i
C2[F]i
C1[F]f
C2[F]i
C2[F]f
디지털 저항기 DMM ()을 사용하여 저항을 측정한 결과와 디지털 커패시터 측정기 DMM (C)을 사용하여 커패시터를 측정한 값이 위의 표와 같이 나왔다. 저항의 경우 이론값의 값과의 오차는 0.5% 미만, 커패시터의 경우는 2%미만으로 약간의 오차는 있었지만 매우 비슷한 값을 얻었다. 지금까지의 실험재료값 실험 중 가장 적은 오차가 생겼다.
Experiment 2 : 기본 연산 증폭기 회로의 주파수 응답
10k 과 10k
위의 그래프는 10k 과 10k을 가지고 한 실험이다. 그래프에서 가장 먼저 확인 할 수 있는 것은 그래프의 위상이 180도 반대라는 것이다. 이것은 오실로스코프 창에서 연산 증폭기가 입력과 출력의 진폭을 측정함과 동시에 출력 신호가 입력에 대해 반전 된다는 것을 의미한다. 이것은 반전 증폭기에 의한 결과임을 알 수 있다.
또 Vp-p는 (피크점과 피그점 사이의 거리) 마루와 골 사이의 거리를 말하는데 두 그래프 모두 99.94mV와 101.65mV로 거의 유사하게 나옴을 알 수 있다. RMS또한 거의 비슷한 값이 나왔으며 이것은 저항이 똑같기에 이런 결과가 나왔다는 것을 알 수 있다.
이득 전압을 계산해보면
R1 = 10k , R2 = 10k 이므로 이득 전압은 1 인데 측정 결과
Vi = 99.94mV , V0 = 101.65 이므로 이득 전압은 0.98 으로 측정 되었으며 오차는 2% 이었다.
100k 과 10k
위의 그래프는 100k 과 10k을 가지고 한 실험이다. 그래프에서 가장 먼저 확인 할 수 있는 것은 그래프의 위상이 180도 반대라는 것이다. 이것은 오실로스코프 창에서 연산 증폭기가 입력과 출력의 진폭을 측정함과 동시에 출력 신호가 입력에 대해 반전 된다는 것을 의미한다. 이것은 반전 증폭기에 의한 결과임을 알 수 있다.
또 Vp-p는 (피크점과 피그점 사이의 거리) 마루와 골 사이의 거리를 말하는데 첫 번째 그래프의 경우 957.43mv 이고, 두 번째 그래프의 경우 101.90mV로 측정 되었다. 이것으로 인해 저항이 10 배가 되면 Vp-p또한 10배가 되므로 비례함을 알 수 있다. RMS또한 두 그래프가 거의 10배정도의 차이가 난 것을 확인 할 수 있었다.
이득 전압을 계산해보면 ,
R1 = 100k , R2 = 10k 이므로 이득 전압은 0.1 인데 측정 결과
Vi = 957.43mV , V0 = 101.90 이므로 이득 전압은 0.106 으로 측정 되었으며 오차는 6% 이었다.
8. 고찰 및 개선사항
이번 실험은 NI ELVIS를 활용하여 저역, 고역, 그리고 대역 통과 필터의 특성을 측정하고 개념을 이해하는 실험이었다. 하지만 아쉽게도 저역, 고역, 대역 통과 필터의 특성을 측정하는 “Experiment 3 : 연산 증폭기 주파수 특성의 측정”“Experiment 4 : 고역 통과 필터”“ Experiment 5 : 저역 통과 필터” 실험은 하지 못하고 앞선 간단한 실험만 할 수 있었다. “Experiment 1 : 회로 소자 값의 측정” 실험에서는 매번 하는 방법과 같이 각각의 저항 값들의 실제적인 저항과, 커페시터의 값을 측정하였다. 실험결과 그전 실험보다 적은 오차가 측정되어 더욱더 정확한 실험을 할 수 있었으며, 오차의 범위는 0.01 %~에서 몇 % 내외였다.
“Experiment 2 : 기본 연산 증폭기 회로의 주파수 응답” 실험에서는 반전 증폭기의 특징에 대해 눈으로 확인 할 수 있었다. 반전증폭기는 이론과 같이 위상이 180도 바뀌는 것을 확인 했으면, 저항의 값에 때라 vp-p(마루와 골 사이의 거리) 가 비례함을 알 수 있었다. 이번실험에서 오차의 큰 원인은 없었고, 가장 중요한 뒷부분의 실험을 하지 못한 것은 오차가 아닌 기계 자체의 결함으로 인한 것이었다.
실험을 하면서 개선해야할 사항보다는 오차의 범위를 최대한 줄 일 수 있는 이상적인 증폭기의 요건을 생각 해 보았다. 다음 내용이 이상적인 증폭기의 요건이다.
*이상적인 연산 증폭기의 요건
① 입력 임피던스 Zi 가 무한대이다.
② 출력 임피던스 Zo 가 0이다.
③ 차동 증폭 회로 구성으로 되어 있다.
④ 차동 이득이 무한대 또는 증폭도가 무한대이다.
⑤ 출력핀은 하나뿐이다. 즉, 차동출력으로 되어 있지 않다.
⑥ Negative feedback(부궤환) 회로에 사용하는 것을 전제로 하여 만들어지므로
그것에 반하여 부정 발진을 방지하기 때문에 위상 보정용C,R의 외부 접속 핀을
설치하거나,혹은 내부회로에 그 대책을 강구하고 있다.
⑦ 동상이득이 0이다.
⑧ 주파수 특성이 우수하다.
⑨ offset 전류와 전압이 0이다.
* 참고 문헌
-임헌찬 외, 전기전자기초실험, 복두출판사, 2002.
-네이버 두산백과사전.
-http://blog.naver.com/dhlion?Redirect=Log&logNo=30002519930
-http://pinkwink.kr/437
-http://xenon87.tistory.com/58

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연산증폭기필터,   전자기학실험,   전자기,   연산,   증폭기,   필터