[공학] 설계보고서 - Operational amplifier의 응용[Operational amplifier의 활용을 통해 반정 증폭기와 미분기의 특징에 대해]

Operational amplifier의 응용

1. 실험목적

- 아날로그 신호의 연산 처리에 있어서 광범위하게 사용되는 Operational Amplifier의 기본 특성을 이해하고 Operational Amplifier를 이용한 더하기, 빼기, 미분 적분 회로를 직접 구성하여 입력 신호와 출력 신호 간의 상관관계를 실험으로 확인한다.

2. 실험이론

- Inverting amplifier (반전증폭기)

1) 단자에 대해 KCL를 적용하면 , 혹은

(1)

2) OP-Amp의 출력신호는 에서

-(2)

3) 식 (2)를 식(1)에 대입하여 정리하면

여기에서 이므로 ;
따라서 OP-Amp 회로를 이해할 때 로 가정하면 된다.
- Differentiator (미분기)
단자에 대해 KCL를 적용하면,
(6)
여기에서 이고
(6)식으로부터
즉 입력신호 를 미분하는 기능을 갖게 되고 신호의 크기는 만큼 증폭된다. 여기에서도 주의 할 것은 미분기능에 의해 출력신호가 증가 할 때 최대치는 에서 포화 된다는 것이다.

3. 실험 장치의 구성

회로 구성용 bread board, operational amplifier, 저항, 콘덴서
전…(생략)

4. 실험 방법

(1) 사용 할 저항 및 콘덴서 그리고 진폭 비를 정하고 이론값을 계산한다.

(2) 실험하고자 하는 회로도를 bread board에 구성하기 전 미리 스케치를 통해 회로를 구현한 후 실제 회로도 구성을 한다. (회로도 완성 후 측정 시 틀린 부분을 쉽게 파악 및 수정이 가능하기 때문)

(3) 완성된 회로도에 입력 신호 발생용 function generator를 연결하여 입력 주파수의 형태와 크기를 결정해 준다. 그리고 출력 신호 측정용 digital oscilloscope를 연결해서 Input 과 Output 신호를 확인하고 진폭과 주기를 측정한다. 전원 공급용 dc power supply를 연결해 전원을 공급해 준다.

5. 실험 결과 및 분석

(1) Bread board 구성 모습

(2) Inverting amplifier