[공학실험]OP-Amp(연산증폭기) 의 응용 실험 예비, 결과 레포트

소개글

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목차

1. 실험목적

2. 실험장비

3. 기본이론
3-1. 연산증폭기 (OP-Amp)
3-2. 실험에서의 전제조건

4. 실험결과
4-2. Integrator
4-3. Differentiator
4-4. Inverting Adder

5. 고찰

본문내용

`100k OMEGA
라면, 크기가 10V, 주파수가 1Hz인 삼각파형 신호를 입력할 경우 2초간 출력 신호의 형태를 기록하고 그 이유를 설명하시오.
Differentiator 회로
입력신호(삼각파형)
출력신호(사각파형)
- 삼각파형의 입력신호를 미분회로를 통해 사각파형으로 전환하였다.
- 출력결과 그래프는 완전한 사각형이 아닌 완만하게 최대값에 도달하는 모습을 보여주었다. 또한 부분적으로 경향에서 상당히 벗어난 데이터를 출력하였다.
- 이것은 Function generator에서 발생된 입력신호 자체가 완전히 선형으로 변화하는 것이 아니라 진동하며 증감하기 때문인데, 출력신호에서 경향에서 벗어난 Peak Point 와 이론상 수평구간이 진동하며 서서히 증감하는 결과로 나타났다.
4.3 Inverting with gain
- Operational amplifier를 이용한 inverting adder 회로를 구성하시오. 여기서
R _{1} =100k`OMEGA
R _{2} =R _{f} =200k` OMEGA
으로 하고, 입력전압을 아래와 같이 변화시킬 경우의 출력 전압을 기록하시오.
Inverting Adder 회로
-
R _{1} =R _{2} =R _{3} =R _{i}
라면, 이 회로는
V _{0} =-(E _{1} +E _{2} +E _{3} ){R _{f} }over{R _{i} }
의 출력전압을 나타낼 것이다.
- 결과는 아래와 같다.
전압
case 1
case 2
case 3
case 4
E1 (V)
1
2
2
2
E2 (V)
2
2
3
4
V0 (V)(이론값)
-4
-6
-7
-8
V0 (V)(실험값)
-4.123
-6.12
-7.24
-8.194
- 이론값과 측정값 사이에 약간의 오차가 발생하였다. 이것은 입력신호 자체의 오차로 인한 요인이 가장 크다고 생각된다. 입력신호는 계기 상 각각 정확한 전압을 표시하였으나, 실제 멀티미터를 이용하여 측정해본 결과 소수점 이하 단위의 오차가 있었다.(1V의 경우 1.08V로 측정되었으며, 이 오차는 매 실험 시 다르게 나타났을 것이다.) 이러한 오차가 출력신호에 영향을 주었음은 당연하다.
5. 고찰
현재 다양한 분야에서 여러 용도로 사용되고 있는 OP-Amp를 이용한 연산 회로를 구성하여 실험해 보았다.
전기 시스템에 익숙하지 않아서일 수도 있겠지만, 회로의 다른 구성을 통하여 전기적인 사칙연산이 가능하다는 사실이 놀랍고 신기하게 느껴졌다. 물론, 이론값과 측정값이 약간의 오차는 있었으나, 입력신호 자체의 원인이라는 점을 감안한다면 만족스러울 만한 실험결과였다고 판단된다. (각 실험에 대한 오차 원인은 해당 실험의 결과와 함께 기술하였다.)
기계공학을 전공하는 학생이지만, 기계와 전기가 뗄 수 없는 밀접한 관계를 가지고 있다는 점을 생각한다면, 이러한 기초적일수도 있는 전기 시스템에 대한 이해가 필수적일 것이라고 생각한다. 이런 면에서 이번 실험은 기초적인 전기시스템에 대한 지식을 다시 한 번 상기시켜주고, 그 응용 가능성을 보여준 좋은 기회가 되었다고 생각한다.

키워드

OP-Amp,   연산증폭기,   아날로그,   Operational,   Amplifier,   Integrator,   Differentiator,   Inverting Adder