[기초전자실험] OPAMP 반전 증폭기 설계

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본문내용

V 일때 Gain에 따른 Cutoff 주파수를 구해본다.
bandwidth = 출력 전압의 70.7%일 때의 주파수,
R2/R1
1
2
5.1
7.5
9.1
10
12
Cutt off
전압
0.7V
1.4V
3.6V
4.8V
6.1V
7V
8.4V
Bandwidth
3.2MHz
1.6MHz
720KHz
500kHz
450KHz
330KHz
250KHz
◆GAIN에 따른 측정결과 GAIN 이 높을수록 cutoff 주파수가 낮아 짐을 알 수 있었다. low-pass filter 의 특성을 그대로 보여준다. opamp는 low-pass 필터의 성질을 가지고 있다.
3. 이 회로의 Bandwidth는?
출력전압의 70.7% , 즉 70.7V 일때의 주파수이다. 시뮬레이션에서는 500kHz 이나 실험적으로는 330kHz로 측정이 되었다. 이 회로의 bandwidth 는 330kHz 이다. <이 회로는 BANDWIDTH 10KHz 이상이다.>
● 측정 결과 및 분석
1. GAIN 20dB
- GAIN 을 20dB로 설정하기 위하여 R1 값을 1KΩ, R2 값을 10KΩ 으로 설정하였다. 실험 내용에서 알 수 있듯이 OPAMP의 GAIN 은 저항값의 비에 의해 결정이 되며, 원하고자 하는 증폭도를 얻기 위해서는 저항의 비를 맞추어 주면 된다.
2. SNR 90% 이상
- 주파수 10KHz, 입력 500mV , GAIN 20dB 일때 SNR을 측정해 보았다.
NOISE 는 100mV, SNR은 40dB 가 나오고, 은 99%가 나왔다.
GAIN 에 따른 SNR의 측정에서 GAIN이 높을수록 대체로 SNR이 줄어드는 것을 확인 할 수 있었다.
주파수에 따른 SNR은 변화가 없었다.
3. BAND WIDTH
- 주파수에 따른 출력 전압 측정에서 주파수가 증가함에 따라 전압이 줄어드는 것을 확인 할 수 있었다. band width는 출력전압의 70% 즉 7V 가 되는 곳의 주파수 인데, 실험적으로는 330KHz가 나왔고, 시뮬레이션에서는 500kHz 정도 나왔다. 시뮬레이션은 이상적인 opamp 이기 때문에 실험값과 차이가 나는 것 같다.
- GAIN 20dB, 입력 500mV 일때, 이 회로의 BAND WIDTH는 330kHz이다.
(설계 목적 10kHz이상 을 만족한다.)
- GAIN에 따른 BAND WIDTH를 측정해 보았다.
GAIN 이 증가함에 따라 BAND WIDTH가 줄어 드는 것을 확인 할 수 있었는데, 이는 LOW-PASS FILTER 의 성질과도 닮아 있었다. OPAMP는 LOW-PASS FILTER의 성질을 가지고 있음을 알 수 있었다.
4. 초기 설계에서 개선 여부
- 초기 설계에서는 R1의 저항을 100Ω으로 하고 실험을 하였으나, 오차에 의한 증폭도의 불균일성으로 인해 측정에 불편한 점이 있었다. 그래서 오차가 적은 1KΩ으로 바꾸어 원하고자 하는 증폭도를 안정하게 얻을 수 있었다.
5. LF 353을 선택한 이유
- 10KHz이상의 대역폭을 갖는 OPAMP를 찾던중, 4MHz의 대역폭을 갖는 LF353을 선택하게 되었다.

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기초전자실험,   OPAMP 반전 증폭기 ,   설계