[공학계측] 기초 회론 이론과 OP AMP에 대한 용어 및 정의
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[공학계측] 기초 회론 이론과 OP AMP에 대한 용어 및 정의에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.1 기초 용어 및 정의
1) 전하
2) 전류
3) 전위와 전압
4) 저항
1.2 키르히호프의 법칙
1)전류법칙 (Kirchhoff's Current Law)
2) 전압법칙 (Kirchhoff's Voltage Law)
1.3 옴의 법칙
1.4 직렬(Series)접속과 병렬(Parallel)접속
1) 직렬접속
2) 병렬접속

2.1 OP-AMP 회로 실습
2.2 연산증폭기 (Ideal Op Amp)
1) 이상적인 연산증폭기의 요건
2.3 반전증폭기 및 비반전증폭기
1) 반전증폭기 (Inverting Op Amp)
2) 비반전증폭기 (Non-Inverting Op Amp)
2.4 적분회로와 미분회로
1) 미분회로 (Differentitor)
2) 적분회로 (Integrator)

본문내용

.
1.3 옴의 법칙
그림 1.7(a)와 같이 도체에 전류가 흐를 경우 도체양단에 나타나는 전압강하 (b)에 표시된 것처럼 어느 정도미만의 전류값에서는 전류 I에 비례관계가 성립된다(소자의 이런 특성을 선형성(linearity)이라 함.)
이때 비례상수(곡선의 기울기)는 도체의 모양 및 종류에 따라 달라지게 되며, 여기서 비례상수가 크다는 것은 일정전류가 도체를 통과하는 동안 보다 큰 전압강하가 나타남을 의미한다.
또한 이는 전하로부터 도체에 공급되는 에너지가 보다 크기 때문에 일정전압이 도체양단에 인가될 경우 전하가 도체를 통과하기가 보다 어려워짐을 뜻한다. 따라서 이때의 비례상수는 전류의 흐름을 저해하는 요소라 할 수 있기 때문에 이를 도체의 전기저항, 또는 간단히 저항(resistance)이라 하여 R로 표시한다. 결국 도체양단의 전압 v와 I, 도체저항 R사이에는
와 같은 관계가 성립되며 이를 옴의 법칙(Ohm\'s law)이라 한다.
결국 옴의 법칙은 “도체에 흐르는 전류는 인가된 전압에 비례하고 저항에 반비례한다.”고 말할 수 있다. 저항의 M.K.S단위로는 옴(Ohm : [Ω]) 이 사용된다.
1.4 직렬(Series)접속과 병렬(Parallel)접속
1) 직렬접속
여러 개의 저항을 그림 2.2(a)와 같이 접속할 때 이를 직렬접속(series connection)이라 하며, 이에 대한 합성저항은 다음과 같이 구해질 수 있다.
즉 그림 2.2(a)회로와 하나의 저항 R0만으로 된 그림 2.2(b)회로에 같은 전압 V0가 인가되어 역시 같은 전류 I0가 회로에 유입된다면 R0는 직렬저항 전체에 대한 합성저항, 또는 등가저항이 된다.
이때 각 저항에 흐르는 전류는 키르히호프의 전류법칙에 의해 일정하며 각 저항 양단의 단자전압을 각각 V1,V2,‥‥Vn이라 하면 키르히호프의 전압법칙에 의해
(2.6)
이 된다. 또한 옴의 법칙으로부터
(2.7)
이므로 식(2.7)의 각 식을 (2.6)에 대입하면
가 되며, 이로부터 합성저항 R0는
(2.8)
과 같이 각 저항의 총합으로 이루어진다.
식 (2.8)과 같이 직렬접속시 전체저항이 증가되는 것은 식(2.1)의
에서 도체의 길이 l이 길어지는 것과 같은 물리적 의미를 갖기 때문이다.
또한 각 저항양단이 배분되는 전압의 비를 구해보면 식(2.7)의 각 식으로부터
(2.9)
인 관계가 성립되어 전체 인가전압 V0는 각 저항의 크리에 비례하여 배분됨을 알 수 있다.
2) 병렬접속
여러 개의 저항이 그림 2.2(a)와 같이 접속된 것을 병렬접속(parallel connection)이라 하며, 이에 대한 합성저항은 다음과 같이 구해질 수 있다.
즉, 그림 2.2(a)회로와 하나의 저항 R0만으로 된 (b)회로에 같은 전압 V0가 인가되어 역시 같은 전류 I0가 회로에 유입된다면 R0는 병렬저항 전체에 대해 등가가 된다.
회로 (a)에서 전체 전류 I0는 K.C.L에 의해
(2.10)
이 되며, 병렬접속시 각 저항양단의 전위차는 모두 같으므로
(2.11)
또한 회로(b)로부터
(2.12)
식(2.11), (2.12)를 식(2.10)에 대입하면
가 되어 이로부터 합성저항 R0는
(2.13)
또는
(2.13)
인 관계가 성립된다. 합성저항 R0는 R1, R2,‥‥,Rn중 어느 저항값보다도 작아지게 되는데 이는 로 알 수 있듯이 각 저항이 병렬로 접속됨으로 해서 도체의 단면적 A가 증대된 것과 같은 물리적 의미를 갖기 때문이다.
또한 병렬접속시 각 저항에 유입되는 전류의 비를 구해보면 식(2.11)로부터
(2.14)
이 되어 병렬접속점에서 분기되는 각각의 전류는 각 저항값에 반비례함을 알 수 있다.
2.1 OP-AMP 회로 실습
Op-amp, 즉 연산증폭기란 수학적 기능을 수행하는 증폭기를 의미한다. 최초의 op-amp는 아날로그 컴퓨터에 사용되었으며 덧셈, 뺄셈, 곱셈 등의 수학적 연산을 수행했다. 대표적인 op-amp는 0부터 1MHz 이상의 주파수에 이르기까지 사용할 수 있으며 고이득 직류증폭기(high-gain dc amplifier)이다. 직류증폭기란 어떤 한 증폭단의 출력이 커패시터를 거치지 않고 바로 다음 단의 입력에 접속되는 것을 말한다. 결합 커패시터가 없으므로 단과 단 사이는 앞단의 dc신호와 ac신호가 동시에 결합된다.
Op-amp는 위의 그림에서와 같이 크게 입력단, 증폭단, 출력단의 세 부분으로 나뉜다. 우선 입력단은 차동증폭기로 구성되며 증폭보다는 입력 임피던스를 크게 하고 입력옵셋전압과 common mode rejection을 작게 하는데 중점을 둔다. Op-amp에서 본격적으로 전압이득을 키워주는 곳은 입력단 다음으로 오는 증폭단이다.
2.2 연산증폭기 (Ideal Op Amp)
연산 증폭기는 두 개의 입력단자와 한 개의 출력단자를 갖는다. 연산증폭기는 두 입력단자 전압간의 차이를 증폭하는 증폭기이기에 입력단은 차동증폭기로 되어있다. 연산증폭기를 사용하여 사칙연산이 가능한 회로 구성을 할 수 있으므로, 연산자의 의미에서 연산증폭기라고 부른다. 연산증폭기를 사용하여서 미분기 및 적분기를 구현할 수 있다. 연산증폭기가 필요로 하는 전원은 기본적으로는 두 개의 전원인 +Vcc 및 -Vcc 가 필요하다. 물론 단일 전원만을 요구하는 연산증폭기 역시 상용화되어 있다. 신호 증폭을 위한 주증폭기의 종류로는 전압 증폭기와 전류증폭기가 있지만 여기서는 전압증폭기만을 취급한다.
1) 이상적인 연산증폭기의 요건
전자소자의 동작 특성을 이해하기 위한 초기가정은 먼저 이상적이라고 가정하는 것 이다. 물론 이상적인 것은 실제적인 것과는 항상 차이가 나기 마련이지만, 이상적인 경우의 동작특성을 이해하는 것은 매우 중요하다. 왜냐하면 이상적 가정하에서는 모든 것이 단순해지기 때문이다. 그리고 이상적 동작특성은 실제적인 전자소자가 무엇을 궁극적인 목표로 하는 가를 알려 주기 때문이다.
다음 조건을 만족하는 연산증폭기를 이상적인 연산증폭기라고 부른다.
(1) 무한대의 전압이득 : Av = ∞
(2) 무한대의 입력저항 : Rin = ∞
(3) 영 옴인 출력저항 : Rout = ∞
(4) 무한대의 대역폭 : B = ∞
(5) 영인 오프
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  • 등록일2008.08.03
  • 저작시기2008.7
  • 파일형식한글(hwp)
  • 자료번호#475250
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