[설계결과 보고서] 정밀정류회로

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[설계결과 보고서] 정밀정류회로에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 명제
2. 설계 목적
3. 설계 순서
4. 사용 기기 및 부품
5. Block Diagram
6. 각 부분의 회로 구성
7. 소자값 계산
8. 회로 연결
9. 시뮬레이션
　1.컴퓨터 시뮬레이션
　2.Breadboard Test
10. 최종측정
　1.만능기판에 구현된 회로
　2.오실로스코프 파형측정
　3.분석
11. 영향
12. 결론
13. 참고문헌
첨부. Data Sheet

본문내용

압 이득이고 이다. 폐 루프 전압이득 는 이며, 이면 이다. 출력전압 극성은 반전한다.
2. 비반전 증폭기
연산 증폭기의 기본적인 회로구조의 하나로, 아래 그림에서와 같이 접속된 것이다.
증폭기 본체의 입출력 임피던스를 각각 , 로 하면, 폐 루프의 입출력 임피던스는 각각 및 로 된다. 는 증폭기 본체의 전압 이득이고 는 와 같다. 또 , 로 한다. 특징은 다음과 같다.
1) 입력 임피던스가 크다.
2) 이면 폐 루프 전압 이득 은 거의 과 같고 1보다 크다. 3) 동작 주파수 대역이 넓다.
4) 출력 극성은 입력극성과 같다. 따라서 반전 하지 않는다.
3. 전압 폴러
1) -, +가 가상단락이므로
2) 출력은 입력을 따라간다. 따라서 전압 follower이다.
3) 입력 임피던스가 크면 출력 임피던스가 작아지므로 임피던스 매칭(0)에 사용된다.
4. 정밀 반파 정류 회로
- 정밀 반파 정류 회로의 경우 동작은 다음과 같다.
위 식은 정밀 반파 정류 회로의 일반식이다. 일반식에서 이 되므로 스위치 가 ON일 때 가 되고, 스위치 가 OFF일 때 이 되어 작동하게 된다. 따라서 스위치가 ON일 때는 반전증폭기로 동작하지만 스위치가 OFF일 때는 차동증폭기로 동작하게 된다.
1. 분압기
- 전원의 분배(분압)을 위하여 전압폴러와 전원 그리고 Ground사이에 저항을 배치한다.
2. 전압폴러
- +와 -가 가상접지 이므로 이다. 따라서 전압폴러에는 별도의 소자가 필요하지 않다. 다만 임피던스 매칭을 위하여 가변저항을 사용한다.
3. 차동직류증폭기
- 차동 직류 증폭기의 경우
, 이다. 또한 이다. 따라서 소자값은 다음과 같다.
라고 하면 이므로
4. MOS SW
- 신호를 정상적으로 전달하기 위하여 다음과 같은 소자값을 사용한다.
-
-
- 위의 부분 설계에 따라서 정밀 정류 회로를 다음과 같이 설계한다.
※ Multisim 시뮬레이션 프로그램에서 4016소자가 지원되지 않는 관계로 동일한 동작의 CMOS 소자인 4066BP를 사용하였다.
1. 컴퓨터 시뮬레이션
- 설계된 정밀 정류 회로의 정상 작동을 확인하기 위하여 Munitsim프로그램을 이용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 한다. 시뮬레이션 결과
(1) SW2 OFF
- 컴퓨터 시뮬레이션 결과 스위치가 OFF 되었을 때, 파형의 변화가 없이 위상만 반전되어 나타남을 알 수 있었다. 따라서 스위치가 OFF 되었을 때는 정밀 정류 회로가 정상적으로 작동함을 알 수 있다.
(2) SW2 ON
- 컴퓨터 시뮬레이션 결과 스위치가 ON 되었을 때, 출력 파형 기준레벨에서 위의 부분이 찌그러져 나타남과 동시에 위상만 반전되어 나타남을 알 수 있었다. 따라서 스위치가 ON 되었을 때는 정밀 정류 회로가 정상적으로 작동함을 알 수 있다.
2. Breadboard Test
- 만능기판에 최종적으로 회로를 구성하기 전에 실제 소자가 컴퓨터 시뮬레이션과 동일하게 작동을 하는지 보기 위하여 Breadboard에 회로를 구성하였다.
구성된 회로를 오실로스코프를 측정한 파형은 다음과 같다.
1. 만능기판에 구현된 회로
2. 오실로스코프 파형측정
- 정현파의 주파수가 이고 구형파의 주파수가 일 때.
- 정현파의 주파수가 이고 구형파의 주파수가 일 때.
3. 분석
- 입력파형(노란색)과 출력파형(녹색)의 주파수가 같게 나왔다. 입력파형의 위상을 주었을 때, 출력파형 중 기준레벨 이상의 값이 전부 사라져 파형의 절반만이 남음을 알 수 있었고, 위상 또한 반전됨을 알 수 있었다. 따라서 설계된 반파 정밀 정류 회로는 입력파형에 비해 출력파형은 위상이 반전되어 나타남을 알 수 있었고, 또한 반파만 정류되어 나타남도 확인할 수 있었다. 또한 입력된 정현파의 주파수가 가 아닌 가 될 때 정밀 반파 정류 회로는 동작하지 않음을 알 수 있다. 따라서 정밀 반파 정류 회로는 MOS SW 소자에서 들어오는 구형파의 주파수와 입력의 정현파 주파수가 동일해야 작동함을 알 수 있었다.
- 이 설계는 기존 다이오드를 이용한 반파 정류 회로에 비해 정밀하게 정류를 할 수 있다. 즉, 다이오드를 이용한 정류의 경우 소자에 대한 충방전에 따라 정밀하지 못한 반파 정류가 되나 위의 정밀 반파 정류 회로의 경우 충방전 소자가 없으므로 더욱 정밀한 정류를 할 수 있다. 따라서 정밀 반파 정류 회로의 경우 사용자에게 있어 더욱 좋은 조건의 정류 회로를 제공한다.
정밀 정류 회로의 경우 입력단에 정현파를 입력하고 MOS SW에 구형파를 입력하였다. SW가 ON-OFF됨에 따라 그에 파형이 달라졌고, 스위치가 OFF일 때 정류되지 않고 위상만 반전이 되는 파형을 출력하였다. 또한 스위치가 ON일 때 반파가 정류되어 위상이 반전됨을 알 수 있었다. 따라서 이러한 회로는 기본 반파 정류 회로보다 더욱 정밀한 정류 회로를 구현할 수 있다.
이번 실험을 통해 처음 접하는 정밀 정류 회로를 좀 더 자세하게 알 수 있었다. 기존의 반파정류회로보다 더욱 정밀하게 정류할 수 있는 회로를 구현하여 소자 특성에 영향을 많이 받지 않는 정류회로를 접할 수 있었다. 이론을 접하고 막상 실제로 회로를 구성하는데 많은 애로사항이 발생하였다. 시뮬레이션에서 정상 동작하던 회로가 막상 회로로 옮겼을 때는 작동하지 않는 경우도 있었으며 +전압과 -전압 그리고 Ground가 같이 있다 보니 설계 및 납땜 작업 중에 간간히 감전도 일어났다. 또한 이렇게 설계된 회로의 입력에 대한 위상을 알지 못하여 정확한 파형을 얻지 못하였다. 하지만 막상 완성하고 실제로 구현되는 것을 확인하니 또 하나 새로운 것을 알고 가게 됨을 느꼈다. 이렇게 하나하나씩 구현을 해 나가 앞으로 더욱 좋은 발전을 보일 수 있다고 자부했다. 짧은 시간 안에 회로를 구성하는게 다소 힘들었지만 앞으로 전자공학도의 생활에 유용할 것 같다.
- IC 응용 및 설계, 이영훈 저, 상학당.
- IC 응용설계 및 실험, 이영훈 저, 상학당.
- 전자통신전공실험, 김인태 저, 상학당.
- Electronic Fumdamentals & Applications, Englewood Cliffs, Ryder John D 저.
1. UA741
2. MC14016BCP

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정밀정류,   정밀,   정류,   회로,   설계결과 보고서