Inverting, Non-Inverting, Summing Amp

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Inverting, Non-Inverting, Summing Amp에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

Non-Inverting, Summing Amp의 설계
1. 목적 : 출력저항의 큰 센서의 출력신호를 증폭하는 Inverting Amplifier, Non-inverting Amplifier, Summing Amplifier 등의 응용회로를 설계, 구현, 측정, 평가한다.
2. 실습준비물
Oscilloscope (OSC) : 1대
Bread Board :１대
Function Generator : 1대
Digital multimeter : 1대
OP Amp : LM741CN 2개
저항 : 1㏀ 1개, 10㏀ 1개, 1㏁ 1개 (5%, 1/4 W)
가변저항 : 20㏀ 4개 (1/2W)
점퍼선 : 다수
3. 설계실습 계획서
① 센서특성 - 어떤 센서의 출력전압을 오실로스코프 (입력임피던스 = 1㏁)로 측정하였더니 200mVac (peak to peak)의 주파수가 2khz인 정현파였고 센서의 부하로 10㏀ 저항을 연결한 후 10㏀ 저항에 걸리는 전압을 역시 오실로스코프로 측정하였더니 100mVac (peak to peak)의 정현파였다.
센서를 Thevenin 등가회로로 표현하라.
- 정확하게 뜻하는 바를 이해하지 못해서 풀지 못했습니다.
이 센서의 출력을 증폭하여 1 Vac (peak to peak)의 정현파 출력을 얻고자 한다. LM741CN을 사용한 Inverting amplifier를 설계하라.
* Inverting amplifier의 The Closed-Loop Gain G이다.
200mV가 입력으로 들어가서 -1V의 출력이 나오기 위한 Inverting amplifier를 설계하긴 위해서는 G = , , Ω
회로도
PSPICE를 이용하여 얻은 출력파형을 제출하라. 저항은 5% 표준저항 중에서 선택하고 전원전압은 ±15V를 사용하라.
- 출력전압의 Max : 1.0020V / Min : - 1.0020V
출력전압이 Inverting amplifier의 입력전압과 같아지는 주파수는 얼마인가.
- 2kHz
목표 이득에 대한 simulation 이득의 오차가 있다면 그 이유는 무엇이라고 생각하는가?
- 정확하게 1V가 아닌 1.0020V가 나왔다. 이론적으로 우리가 생각하는 1V의 값은 입력임피던스가 무한대이며, 출력임피던스가 0이라고 할 때를 가정해서 나온다. PSPICE로 시뮬레이션할 때, 컴퓨터의 리소스상으로 무한대에 가까운 수를 대입하였기에 약간의 오차가 생기는거 같다.
위에서 구한 센서의 Thevenin 등가회로를 Function generator와 저항으로 구현하여 센서대신 사용하고 위와 같이 센서의 특성을 측정하려면 function generator의 출력을 얼마로 맞추어야 하는가? 그 이유는 무엇인가?
- 200mV AC와 2kHz를 사용해야한다. Thevenin 등가회로가 곧 Function generator의 역할을 하기 때문이다.
Inverting amplifier의 입력파형과 출력 파형을 동시에 오실로스코프 볼 수 있도록 장치 연결도를 그려서 제출하라.
- 위의 회로도이 나타나있다.
Inverting amplifier의 입력파형 (Ch.1)과 출력파형 (CH.2)이 오실로스코프에 동시에 보이도록 하려면 Ch.1과 Ch.2의 V/Div, Time/Div을 각각 얼마로 해야 하는가?
- Ch.1과 Ch.2 둘다 0.15V와 0.1ms/Div 정도가 보기 알맞을 것 같다.
② 설계한 회로의 이득의 주파수 특성을 PSPICE를 이용하여 simulation하고 그 결과를 제출하라
③ 같은 센서의 출력을 증폭하여 1 Vac (peak to peak)의 정현파 출력을 얻고자 한다. LM741CN을 사용한 non-inverting amplifier를 설계하고,
설계과정
* Non-Inverting amplifier의 The Closed-Loop Gain G이다.
200mV가 입력으로 들어가서 1V의 출력이 나오기 위한 Inverting amplifier를 설계하긴 위해서는 G = , Ω.
회로
PSPICE를 이용하여 얻은 출력파형을 제출하라. 저항은 5% 표현저항 중에서 선택하고 전원 전압은 ±15V를 사용하라.
- 출력전압의 Max : 1.0030V / Min : - 1.0030V
출력전압이 non-inverting amplifier의 입력전압과 같아지는 주파수는 얼마인가?
- 2kHz.
목표 이득에 대한 simulation 이득의 오차가 있다면 그 이유는 무엇이라 생각하는가?
- 일단 구조적으로 Non-Inverting Amplifier는 Closed-Loop Gain G: 이 정확하게 과 같지는 않다. 단지 거의 유사하다는 것이다. 또한 위부분의 Inverting Amp 때와 마찬가지로 입력저항은 무대한이며, 출력저항은 0이 되어야하나, 실제 컴퓨터가 계산한 값은 아주 근사한 값을 가지고 있기 때문에 약간의 오차가 생긴 것 같다.
계획서 (1)의 (g)와 같이 구현된 센서의 출력을 non-inverting amplifier에 인가하고 입력(OP amp + 단)과 출력을 동시에 볼 수 있도록 장치 연결도를 그려서 제출하여라.
- 위에 회로도에 표시되어 있습니다.
④ 설계한 회로의 이득과 주파수 특성을 PSPICE를 이용하여 simulation하고 그 결과를 제출하라.
출력 전압이 입력전압과 같아지는 주파수는 얼마인가?
- 0.52MHz
만일 센서의 출력전압이 계속 커진다면 증폭기의 출력은 얼마까지 커질 것인가? 만일 최대값이 존재한다면 그 이유는 무엇인가?
⑤ Inverting, non-inverting 증폭기 중에서 본인은 어느 것을 선호하는가? 그 이유는 무엇인가?
- 저같은 경우는 입력과 출력의 속성이 같은 non-inverting 실제 사용하는데 좀더 편할 것같습니다.
⑥ 의 출력저항이 2㏀, 주파수 2KHz, 크기가 1V, 의 출력저항이 10㏀, 주파수가 4㏀, 크기가 0.5V이다. = (10 )가 되도록 하는 회로를 설계하고, 회로와 출력파형을 PSPICE로 simulation하여 제출하시오. (단, 조건을 만족하는 회로는 유일하지 않음)
- Max : 10.0670 V / Min : -10.0670 V

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중앙대,   3학년,   전자전기,   실험,   Inverting