설계보고서 - Operational amplifier(연산 증폭기)의 응용 [Operational amplifier의 활용을 통해 Inverting amplifier(반전 증폭기)와 Differentiator(미분기)의 특징에 대해]

소개글

설계보고서 - Operational amplifier(연산 증폭기)의 응용 [Operational amplifier의 활용을 통해 Inverting amplifier(반전 증폭기)와 Differentiator(미분기)의 특징에 대해]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험이론
- Inverting amplifier (반전증폭기)
- Differentiator (미분기)

3. 실험 장치의 구성

4. 실험 방법

5. 실험 결과 및 분석
(1) Bread board 구성 모습
(2) Inverting amplifier

※ 분석

6. 결론 및 고찰

본문내용

실로스코프로 데이터를 받아서 그래프를 그려본 결과 미분기의 특징대로 입력 신호 를 미분하는 기능을 갖게 되므로 주어진 입력 신호에 대해 출력 신호는 형태를 나타냄을 확인 할 수 있었다. 또한 진폭의 크기는 저항과 콘덴서의 곱만큼 증폭됨을 확인할 수 있었다. 출력 전압의 오차의 발생 원인은 반전 증폭기와 마찬가지로 noise의 개입으로 인해 정확한 진폭의 측정이 어려웠다. 그리고 반전 증폭기 보다 출력 전압의 오차가 크게 증가된 것을 볼 수 있는데 이는 반전 증폭기에는 사용하지 않은 콘덴서를 사용함으로 인해 noise의 개입이 증가하였거나, 저항과 콘덴서의 측정값이 이론값보다 적게 측정되었기 때문이라고 생각한다.
6. 결론 및 고찰
Operational amplifier의 활용을 통해 반정 증폭기와 미분기의 특징에 대해 알아보았는데 회로도를 구성할 때 먼저 스케치를 하는 것이 그냥 회로를 구성하는 것에 비해 훨씬 효율적이라는 것을 알게 되었고, 저항이나 콘덴서의 값을 갖고 입력 전압대비 출력 전압을 조절할 수 있다는 사실이 놀라웠다. 또한 이를 활용해 작은 입력 전압으로도 큰 출력을 낼 수 있다는 이론을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 이론 그래프와 실제 실험 그래프를 비교해 본 결과 실제 실험에서는 여러 가지 noise의 발생 때문에 정확한 측정이 어렵다는 사실도 알 수 있었다. 이론상으로 Open-loop Voltage Gain 로 가정하기 때문에 오차가 발생할 수 있지만 매우 작은 값이므로 실제 실험 시 오차에는 영향을 미치지 않고, 실험을 통해 알 수 있는 오차 발생 요인으로는 회로의 저항 및 전선의 연결부에서 발생하는 noise와 저항 및 콘덴서를 Bread board에 연결할 때 길이를 조절하였는데 이 때 너무 짧게 잘라서 회로와의 연결이 원활히 이루어 지지 않아서 noise가 발생하였다. 실제 오실로스코프로 측정 시 저항을 살짝 눌러보았더니 신호가 뚜렷하게 나오는 것을 확인하였다. 이로 인하여 실험 그래프의 입력 및 출력 신호에서 노이즈가 발생 하였고 평균값으로 진폭을 계산하였기 때문에 정확한 측정이 힘들었다. 그리고 함수 발생기나 power supply, function generator, digital oscilloscope 등 장비의 오차도 무시 할 수 없다. 마지막으로 실험 시 저항 및 콘덴서의 값을 Multimeter로 직접 측정하여서 실험을 했더라면 좀 더 정확한 오차 요인을 찾을 수 있었을 것이라는 아쉬움도 남는다.
공학실험을 하면서 오실로스코프와 함수 발생기 그리고 Bread board를 사용하는 실험을 각각 해 보았지만 이번 실험은 회로 구성에서 부터 전원의 공급 입력 신호를 함수 발생기로 공급해 주고 출력되는 신호의 파형을 오실로스코프를 사용하여 입력과 출력의 신호를 측정하는 지금까지 배운 것을 모두 활용하는 종합적인 실험이었다. 시스템 동역학을 통해 매우 익숙해 있는 증폭기 회로도라 그런지 낯설게 느껴지지는 않았고, 이론을 통해 배운 내용을 실험을 통해서 검증해 볼 수 있어서 뜻 깊은 실험 이었다.

키워드

설계보고서,   Operational amplifier,   연산 증폭기,   반전증폭기,   Differentiator,   미분기,   Inverting amplifier,   실험,   Operational amplifier의 응용