목차
1. 실험 목적
2. 기본 이론
3. 실험기구
4. 실험 과정
5. 실험 결과
6. 실험 이론값
7. 고찰
2. 기본 이론
3. 실험기구
4. 실험 과정
5. 실험 결과
6. 실험 이론값
7. 고찰
본문내용
[계측 및 신호 처리] 미분기, 적분기 결과
목 차
1. 실험 목적
2. 기본 이론
3. 실험기구
4. 실험 과정
5. 실험 결과
6. 실험 이론값
7. 고찰
1. 실험 목적
OP-Amp를 이용한 미분기 적분기 회로를 이해한다.
미분기 적분기의 입력과 출력 동작을 측정한다
미분기 적분기 회로에서 증폭도를 이론적으로 해석해 내는 방법을 알아본다.
2. 기본 이론
적분기
입력신호의 적분값에 비례하여 축력을 내는 OP-AMP 회로.
미분기에서 콘텐서(C)와 저항(R)을 맞바꾼 형태.
입력이 구형파형일 때, 출력은 삼각파형.
저항 R에 흐르는 i(t)는 가상단락에 의해 아래의 식 성립.
전류는 모두 C를 통해 흐름.
Vo(0)는 콘덴서(C)의 초기 전압, 편의상 Vo(0)=0으로 가정.
Lossy integrator circuit
교류 적분기 : 입력 오프셋 전압과 입력 오프셋 전류의 영향으로 인해 출력 전압이 포화될 수 있으므로, 이러한 직류 성분에 대해 이득을 제한
1)
2)
미분기
출력이 입력신호의 변화율에 비례하는 출력을 내는OP-AMP 회로.
반전 증폭기에서 R1대신 C를 사용한 것으로 입력 신호를 미분.
입력이 삼각파일 때, 출력은 구형파.
전류 i(t)는 가상 단락의 단락성질에 의해 아래의 식 성립.
가상단락의 개방 성질에 의해 아래의 식 성립.
Practical differentiator
1)
2)
3. 실험기구
NI Elvis
4. 실험 과정
적분기 실험
Step 1 : 오실로스코프를 다음과 같이 설정한다.
Channel 1: 0.5 volt/division, Channel 2 : 2.0 volt/division
Time base: 0.5msec/division
DC coupling
Step 2 : 회로를 결선하고, 브레드보드에 전원을 연결한다.
Step 3 : 함수발생기를 이용하여 입력신호를 설정한다.
입력신호: 1 volt peak-to-peak, square-wave 1.0 kHz( ? complete cycles)
입력신호와 출력신호사이의 차이점 ?
출력신호triangle wave, 180° out-of-phase
step 4 : channel 2 의 peak-to-peak voltage 를 측정한다. peak-to-peak voltage = ? volts
Step 5 : 입력 square-wave 가 complete one-half cycle 하는 데 걸리는 시간(t)를 측정한다.(답: 1.0 kHzt = ? sec)
Step 6 : 입력 square-wave 에 대하여 출력 triangle-wave 의 peak-to-peak voltage 를 다음식에 의하여 계산하고, Step 4 의 결과와 비교한다.
미분기 실험
Step 1 : 오실로스코프를 다음과 같이 설정한다.
Channel 1: 0.5 volt/division
Channel 2: 0.05 volt/division
Time base: 0.5 msec/division
DC coupling
Step 2 : 회로를 결선하고, 브레드보드에 전원을 연결한다.
Step 3 : 함수발생기를 이용하여 입력신호를 설정한다.
입력신호: 1 volt peak-to-peak, triangle-wave 400 Hz(2 complete cycles)
입력신호와 출력신호사이의 차이점 ?
출력신호 s quare wave, 180° out-of-phase
Step 4 : channel 2 의 Negative peak volt 를 측정한다. Negative peak volt = ? volts
Step 5 : square-wave 전압이 음수가 되는 시간(t1)을 측정한다.
Step 6 : peak output voltage 를 다음식에 의하여 계산하고, Step 4 의 결과와 비교한다.
5. 실험 결과
적분기 실험
미분기 실험
6. 실험 이론값
적분기 실험
오차율 10%
오차율 38%
오차율 45%
미분기 실험
오차율 37%
오차율 35%
오차율 34%
7. 고찰
이번 실험은 굉장히 잘되었다. 저번 반전증폭기 때처럼 기기가 노후되어서 오류를 일으키지도 않았고, 오히려 저번에 있었던 일 덕분에 회로를 오래 붙잡고 있었더니 이번에는 더욱 쉽게 이해하고 한 번에 회로결선에 성공하였다. 하지만 손계산식에서 계속 차이가 너무 크게나서 뭐가 잘못 되었는지 계속 돌아보다가 잘 모르겠어서 결국 조교님께 질문하였더니, 애초에 식이 정확한 식은 증폭기와 적분기 혹은 미분기의 성질을 모두 포함하게 만든 것이고 편의상 1+( )^2의 형태로 만들어서 사용했기에 1을 빼고 계산하면 당연히 오차가 크게 나오는 것이라고 하셨다. 그리고 식 계산대로 적분기는 주파수가 크면 적분기가 되는 식 결과대로 고 주파수 일수록 그래프가 잘나오고, 미분기는 저주파일수록 그래프가 잘나오는 것을 볼 수 있었다.
그리고 미분기에서는 삼각파의 천점에서 기울기가 무한대이기 때문에 출력그래프가 해당 지점에서 무한대로 올라가려고 하는 것을 볼 수 있었다.
목 차
1. 실험 목적
2. 기본 이론
3. 실험기구
4. 실험 과정
5. 실험 결과
6. 실험 이론값
7. 고찰
1. 실험 목적
OP-Amp를 이용한 미분기 적분기 회로를 이해한다.
미분기 적분기의 입력과 출력 동작을 측정한다
미분기 적분기 회로에서 증폭도를 이론적으로 해석해 내는 방법을 알아본다.
2. 기본 이론
적분기
입력신호의 적분값에 비례하여 축력을 내는 OP-AMP 회로.
미분기에서 콘텐서(C)와 저항(R)을 맞바꾼 형태.
입력이 구형파형일 때, 출력은 삼각파형.
저항 R에 흐르는 i(t)는 가상단락에 의해 아래의 식 성립.
전류는 모두 C를 통해 흐름.
Vo(0)는 콘덴서(C)의 초기 전압, 편의상 Vo(0)=0으로 가정.
Lossy integrator circuit
교류 적분기 : 입력 오프셋 전압과 입력 오프셋 전류의 영향으로 인해 출력 전압이 포화될 수 있으므로, 이러한 직류 성분에 대해 이득을 제한
1)
2)
미분기
출력이 입력신호의 변화율에 비례하는 출력을 내는OP-AMP 회로.
반전 증폭기에서 R1대신 C를 사용한 것으로 입력 신호를 미분.
입력이 삼각파일 때, 출력은 구형파.
전류 i(t)는 가상 단락의 단락성질에 의해 아래의 식 성립.
가상단락의 개방 성질에 의해 아래의 식 성립.
Practical differentiator
1)
2)
3. 실험기구
NI Elvis
4. 실험 과정
적분기 실험
Step 1 : 오실로스코프를 다음과 같이 설정한다.
Channel 1: 0.5 volt/division, Channel 2 : 2.0 volt/division
Time base: 0.5msec/division
DC coupling
Step 2 : 회로를 결선하고, 브레드보드에 전원을 연결한다.
Step 3 : 함수발생기를 이용하여 입력신호를 설정한다.
입력신호: 1 volt peak-to-peak, square-wave 1.0 kHz( ? complete cycles)
입력신호와 출력신호사이의 차이점 ?
출력신호triangle wave, 180° out-of-phase
step 4 : channel 2 의 peak-to-peak voltage 를 측정한다. peak-to-peak voltage = ? volts
Step 5 : 입력 square-wave 가 complete one-half cycle 하는 데 걸리는 시간(t)를 측정한다.(답: 1.0 kHzt = ? sec)
Step 6 : 입력 square-wave 에 대하여 출력 triangle-wave 의 peak-to-peak voltage 를 다음식에 의하여 계산하고, Step 4 의 결과와 비교한다.
미분기 실험
Step 1 : 오실로스코프를 다음과 같이 설정한다.
Channel 1: 0.5 volt/division
Channel 2: 0.05 volt/division
Time base: 0.5 msec/division
DC coupling
Step 2 : 회로를 결선하고, 브레드보드에 전원을 연결한다.
Step 3 : 함수발생기를 이용하여 입력신호를 설정한다.
입력신호: 1 volt peak-to-peak, triangle-wave 400 Hz(2 complete cycles)
입력신호와 출력신호사이의 차이점 ?
출력신호 s quare wave, 180° out-of-phase
Step 4 : channel 2 의 Negative peak volt 를 측정한다. Negative peak volt = ? volts
Step 5 : square-wave 전압이 음수가 되는 시간(t1)을 측정한다.
Step 6 : peak output voltage 를 다음식에 의하여 계산하고, Step 4 의 결과와 비교한다.
5. 실험 결과
적분기 실험
미분기 실험
6. 실험 이론값
적분기 실험
오차율 10%
오차율 38%
오차율 45%
미분기 실험
오차율 37%
오차율 35%
오차율 34%
7. 고찰
이번 실험은 굉장히 잘되었다. 저번 반전증폭기 때처럼 기기가 노후되어서 오류를 일으키지도 않았고, 오히려 저번에 있었던 일 덕분에 회로를 오래 붙잡고 있었더니 이번에는 더욱 쉽게 이해하고 한 번에 회로결선에 성공하였다. 하지만 손계산식에서 계속 차이가 너무 크게나서 뭐가 잘못 되었는지 계속 돌아보다가 잘 모르겠어서 결국 조교님께 질문하였더니, 애초에 식이 정확한 식은 증폭기와 적분기 혹은 미분기의 성질을 모두 포함하게 만든 것이고 편의상 1+( )^2의 형태로 만들어서 사용했기에 1을 빼고 계산하면 당연히 오차가 크게 나오는 것이라고 하셨다. 그리고 식 계산대로 적분기는 주파수가 크면 적분기가 되는 식 결과대로 고 주파수 일수록 그래프가 잘나오고, 미분기는 저주파일수록 그래프가 잘나오는 것을 볼 수 있었다.
그리고 미분기에서는 삼각파의 천점에서 기울기가 무한대이기 때문에 출력그래프가 해당 지점에서 무한대로 올라가려고 하는 것을 볼 수 있었다.
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