기본선형증폭기 사전보고서

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목차

1. 실험제목: #3 기본선형증폭기
2. 준비물
3. 실험목적
4. 실험 이론
5. 실험 과정

본문내용

: 1) 1000Hz -> Run to time = 10ms 로 설정함.
2) 2MHz -> Run to time = 5us 로 설정함.
(8) 실험절차 (7)의 회로에서 10㏀ 의 저항을 20㏀ 으로 바꾼 후, 반복하라.
⇒(7) 실험과 다른 점은 저항 R2만 2배 증가시킨 점이다. = 16.6의 이론값을 얻을 수 있다. 전압이득 A = - 이고, 이론적으로 분자가 2배 증가하였으므로 전압이득도 2배 증가하여야 한다. 그러나 2MHz 의 주파수의 경우는 (7) 실험처럼 증폭기의 특성을 잃어버린 파형이 나올 것이다.
- 시뮬레이션 결과 : 1) 1000Hz -> Run to time = 10ms 로 설정함.
2) 2MHz -> Run to time = 5us 로 설정함.
(9) 실험절차 (7) 의 회로에서 V1을 VAC 로 교체하라. 크기는 100mV 로 하라. V1의 주파수를 10kHz에서 20MHz 까지 변화시키면서 AC Sweep Analysis 에 의한 출력의 주파수 특성을 구하라. 이 때, Points 는 1000 으로 한다. 위의 증폭기의 대역폭을 구하라. 즉 출력이 3dB 감쇄하는 주파수를 구하라.
⇒10KHz의 주파수부터 20MHz까지 서서히 주파수를 변경 시키면 3dB 차단주파수부터 출력이 서서히 줄어들 것이다.
- 시뮬레이션 결과 :
(10) CAD 프로그램을 이용하여 다음의 회로를 입력하라. V1 은 VSIN 을 이용하라.
- Orcad 프로그램을 이용하여 그린다.
(11) V1은 100mV, 1000 Hz 의 정현파가 되도록 하라. Time Domain Analysis를 수행하라. 시뮬레이션 결과로부터 입력전압 V1 과 741 의 출력전압을 도시하라. 전압이득을 구하고, 두 파형의 위상차를 측정하라. V1의 주파수를 2MHz 로 하고 V1과 출력을 비교하라.
⇒위 회로는 비반전 증폭기로 입력과 출력의 극성이 서로 같다. 따라서 이론적으로 위상차가 없어야 한다. 또 이상적인 상태라 가정하면 전압 이득 A = 1 + (100V/V) 로 이 실험에서는 A = 97.5 이 나온다. 그러나 주파수가 매우 커지면 증폭기로서의 특성을 잃어버려 위상차도 매우 크게 나오게 될 것이다.
- 시뮬레이션 결과 : 1) 1000Hz -> Run to time = 10ms 로 설정함.
2) 2MHz -> Run to time = 5us 로 설정함.
(12) 실험절차 (11) 의 회로에서 V1을 VAC 로 교체하라. 크기는 100mV 로 하라. V1의 주파수를 10kHz에서 20MHz 까지 변화시키면서 AC Sweep Analysis 에 의한 출력의 주파수 특성을 구하라. 이 때, Points 는 1000 으로 한다. 위의 증폭기의 대역폭을 구하라. 즉 출력이 3dB 감쇄하는 주파수를 구하라.
⇒ 이론적인 차단주파수는 약10kHz이다.
- 시뮬레이션 결과 :
(13) CAD 프로그램을 이용하여 다음의 회로를 입력하라. V1 은 VSIN 을 이용하라.
- Orcad 프로그램을 이용하여 그린다.
(14) V1은 300mV, 1000 Hz 의 정현파가 되도록 하라. Time Domain Analysis를 수행하라. 시뮬레이션 결과로부터 입력전압 V1, R6 양단의 전위차, 741 의 출력전압을 도시하라. 차동증폭기의 전압이득을 구하고, R6 양단의 전위차와 출력 파형의 위상차를 측정하라. V1의 주파수를 2MHz 로 하고, R6 양단의 전위차와 출력을 비교하라. ( 전압은 Peak값임 )
⇒ 위 회로는 차동 증폭기로 두 전압원이 있을 때, 두 전압의 차에 대해 증 폭시키는 회로이다. 이 때, 차동성분을 증폭시키는 경우가 있고, 공통성 분을 증폭시키는 경우가 있는데, 이 실험에서는 차동성분을 증폭시키는 실험이다. 출력전압 Vo = 이고, 여기서 V2 는 R6 와 R7 사이의 전위, V1 는 R5 와 R6 사이의 전위이다. V2 < V1 이므로 출력전 압의 위상은 반전되어 나온다. 또 이 회로로부터 R1, R2, R3, R4 는 Balance Bridge 상태를 이루고 있다. 이 상태에서 전압이득 ADM = (10V/V)이 나온다. 그러나 주파수가 매우 커지면 앞 실험과 같이 증폭기로서의 특성을 잃어버려 예상치 못했던 출력전압과 전압이득이 나올것이다.
- 시뮬레이션 결과 : Run to time = 10ms 로 설정함.
(15) 실험절차 (14) 의 회로에서 V1을 VAC 로 교체하라. 크기는 300mV 로 하라. V1의 주파수를 10kHz에서 20MHz 까지 변화시키면서 AC Sweep Analysis 에 의한 출력의 주파수 특성을 구하라. 이 때, Points 는 1000 으로 한다. 위의 증폭기의 대역폭을 구하라. 즉 출력이 3dB 감쇄하는 주파수를 구하라.
⇒ 이 실험에서 차단주파수는 이론적으로 약 94KHz 가 나온다. 그러므로 차단주파수 이상에서 출력전압 그래프가 서서히 감소하게 될 것이다.
- 시뮬레이션 결과 :
(16) 다음의 회로를 구성하라. V1은 VSIN을 사용하라.
- Orcad 프로그램을 이용하여 그린다.
(17) V1은 5V, 1000Hz 의 정현파가 되도록 하라. Time Domain Analysis를 수행하라. 출력전압을 측정하고 1000 Hz 에서의 CMRR을 계산하라. R4 의 값을 99㏀ 과 101㏀ 으로 바꾸고 각각의 경우에 대한 CMRR을 계산하라.
⇒ 이 실험은 실험 14와 달리 공통성분에 대한 증폭 실험이다. 우리가 원하는 결과는 차동성분만의 증폭인데 실제로는 약하게 공통성분의 증폭도 일어나기 때문에 이러한 현상을 고려해야 한다. 그래서 계산하는 수치가 CMRR 이다. CMRR = 20 log () dB 로 구하고, ACM 값이 작을 수록 CMRR 값이 커지고, CMRR 이 클 수록 좋은 증폭기라 할 수 있다. 여기서는 저항 값의 조절로 변화시키고 있고, 99kΩ, 101kΩ 인 경우, Balance Bridge 상태가 깨진 경우를 실험하게 된다.
- 시뮬레이션 결과 : Run to time = 10ms 로 설정함.
1) R4 = 100kΩ 인 경우
2) R4 = 99kΩ 인 경우
3) R4 = 101kΩ 인 경우

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