전자공학실험2 4장 2009037406 최광호

소개글

전자공학실험2 4장 2009037406 최광호에 대한 보고서 자료입니다.

목차

4.1 목적
4.2 해설
4.3 예비문제
4.4 사용 기기 및 부품
4.5 실험내용
4.6 실험분석
4.7 연습문제
느낀점

본문내용

구성하였다.
▶ 매번 실험할 때 빨간 선은 입력 선으로 검정색선은 출력, 접지선으로 흰 선은 회로연결과 측정선 으로 사용한다. 그래서 회로를 보기에 더 편하고 틀린 부분을 찾기 쉽다.
2. 오프셋 전압을 측정하고 0V가 아니면 그 이유를 설명하라.
▶ 측정 사진 ▶ 측정 사진
▶ 오프셋 전압은 으로 0V가 나오지 않았다. 이론상으론 모든 장비, 소자들이 정합이 되어 출력단의 전압이 동일하게 나와야한다. 하지만 저항, 도선, MOSFET 등의 오차로 인해 실제 실험에서는 0V가 나오지 않았다.
3. 차동 증폭기의 입력 전압을 인가할 때, 출력되는 전압의 결과를 기록하고 비교 설명을 통하여 입력 전압의 크기차이에 따른 출력 전압의 특성 변화 및 공통 입력일 때와 차동 입력일 때의 출력 전압들에 대해 비교해보라.
▶ 의 측정이 쉽지 않아 과 의 출력을 측정하여 을 예상해보았다.
(1) 를 이용한 실험
▶ 입력을 로 하였을 때의 입력파형과 출력파형
(세로: 10mv/div 가로: 50s/div) (세로: 0.2v/div 가로: 50s/div)
▶ 입력 ⇒ 출력 약
정현파()
정현파()
정현파()
(2) 를 이용한 실험
▶ 입력을 로 하였을 때의 입력파형과 출력파형
(세로: 50mv/div 가로: 20s/div) (세로: 50mv/div 가로: 50s/div)
▶ 입력 ⇒ 출력 약
정현파()
정현파()
정현파()
(3) 를 이용한 실험
▶ 입력을 로 하였을 때의 입력파형과 출력파형
(세로: 50mv/div 가로: 50s/div) (세로: 0.2v/div 가로: 50s/div)
▶ 입력 ⇒ 출력 약
정현파()
정현파()
정현파()
▶20, 100, 350mV 세 가지 경우의 고찰은 다음페이지 제일 윗쪽!
▶ 차동 입력일 때와 공통 입력일 때의 비교 : 차동모드에서는 눈으로 확인할 수 있을 정도로 증폭이 일어났다. 그리고 공통모드에서는 어떤 입력을 주던지 거의 0V가 나타났다. 이론상으로는 0V가 나와야하겠지만 오프셋 전압이 0V가 나오지 않은 것처럼 회로가 완벽하게 대칭이 되지 않았기 때문에 약간의 전압이 측정되었지만 작은 값이라 무시하였다.
▶ 신호발생기 하나를 이용하여 공통모드 영향을 제거한 순수한 차동 모드 증폭률을 구하는 방법 : 한가지방법은 MOSFET 출력 양단의 차를 고려할 경우 실제 상황에서는 출력 저항 가 동일하지 않을 수 있고, 이 때 의 불일치에 따른 공통 모드 제거비는 로 주어지며, 다른 한가지방법은 의 불일치에 따른 공통 모드 제거비는 로 구하면 된다.
4. 과 의 값의 변화에 따른 , , 그리고 CMRR을 측정하라. 그리고 차동 증폭기에서 과 의 저항 값의 차이가 성능에 미치는 영향에 대해 설명하라.
▶ 위에 있는 출력 측정 실험에서는 두 출력파가 거의 비슷하여 같은 값을 사용하였는데 밑에 표를 채우기 위해 사진을 확대하여 미세한 눈금까지 확인하여 피크값 차를 구하였다.
의 크기
의 크기
CMRR
3 ㏀
3 ㏀
3 ㏀
1 ㏀
▶ 을 1㏀으로 바꾸어 실험을 한 것 역시 차이가 작았지만 증폭이 되는 것을 확인 할 수 있었다. 이것은 가 감소하면 에 흐르는 전류가 감소하여 이 작아지게 되는데, 는 감소하지만 그 저항으로 흐르는 전류는 증가하여 에 걸리는 전압은 큰 변화가 없다. 그래서 차동 전압 이득이 감소하게 되는 것이다. 그러므로 같은 저항을 사용하는 것이 더 많은 증폭을 가져오므로 더 좋은 증폭기이다.
5. 정전류원으로 전류 미러를 사용할 때와, 그림 4.6에서처럼 전류 미러 대신 저항 를 사용할 때의 차동 전압 이득 , 공통 모드 이득 , 그리고 공통모드 제거비(CMRR)를 측정하여 표 4.3을 완성하라. 그리고 각각 차동 증폭기의 성능을 비교하여 설명하라.
의 크기
의 크기
CMRR
전류 미러
35
0.2
175
= 10㏀
19.5
0.14
139.3
= 3㏀
55
0.15
110
▶ 전류 미러를 제거하고 를 연결했을 때가 증폭도가 줄어들었다. 그것은 가 증가하게 되면 가 증가하게 되어 가 감소하고 그 결과 MOSFET에 흐르는 전류가 감소하여 전압 이득이 줄어들게 된다. 이므로 가 줄어들면 CMRR도 줄어든다.
4.6 연습문제
1. 그림 4.5의 회로가 실제 실험이었다면, SPICE 시뮬레이션을 통하여 측정된 실험 결과와 비교하고 그 결과를 간략히 해석하라.
⇒ 스파이스로 해석한 것은 각 소자들이 완벽하게 정합이 되어 공통모드 이득이 0이 되고, EH 차동 이득도 실험한 것보다 2-3배 정도 크게 나왔다.
2. 예비 문제에서 구한 이론치 결과와 실제 실험 결과를 비교해 보고, 이론치와 실험치가 차이가 난다면 그 원인에 대해 설명하라.
⇒ MOS가 완벽하게 정합을 이루어서 이 일정한 값을 나타내고, 이론처럼 도선의 저항을 무시한다던지 빵판의 손상이 없다면 오차가 없겠지만 실제 실험에서는 많은 오차 성분들이 존재하기 때문에 이론치와 차이가 날 수 밖에 없다.
3. 위 실험에서 살펴본 것은 차동 증폭기의 가장 단순한 형태이다. 실제로는 이 회로로부터 조금씩 변화를 주어 차동 증폭기의 특성을 향상시켜 사용한다. 위 실험의 결과와 전자회로 강의의 내용을 바탕으로 위 실험의 차동 증폭기를 변형시킨 구조를 제안하라. 제안된 차동 증폭기는 본 실험의 증폭기보다 어떤 점이 좋은가?
⇒
- 단동을 출력으로 사용하더라도 증폭도가 반으로 줄지 않는다.
- 회로의 아래위로 전류원이 있어 안정적이다.
- 이므로 가 크면 전압이득이 커지고, 가 커지면 CMRR이 커지므로 실험의 증폭기보다 더 많은 증폭을 일으킬 수 있다.
느낀점
이번실험도 마찬가지로 회로는 빠르게 정확하게 잘 만들었으나 결과 값이 잘 나오지 않았다. 매 실험마다 이런 일이 반복되어 답답하다. 이번실험은 거의 모든 조가 실험이 잘 안돼서 교수님께서 만든 회로를 직접보고 분석을 하였다. 전자회로시간에 요즘 배우는 차동증폭기를 직접 눈으로 확인하니 신기했다. 결과 분석을 위해 회로 그리는 프로그램, 그래프 그리는 프로그램 등 여러 가지 프로그램들을 다운받아 사용했는데 처음에는 어려워 설명서보면서 사용했는데 몇 번 반복하다보니 흥미로웠다!!!! 다음실험은 우리조가 직접 한 회로로 결과물을 보고싶다.ㅠㅠ

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