Op-amp 증폭 실험

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http://cad.knu.ac.kr/micro/opamp/op-detail.html#Applications
http://user.chollian.net/~lchhg/html/2/main/2index.htm
결과 보고서
1.실험 진행 및 결과
a.반전 증폭기
(1) 그림 8-6은 그림 8-2를 실제 OP-AMP IC 와 맵핑시킨그림이다. 핀 번호에 주의하여 회로를 꾸며라.
그림 8-6
(2) 전원을 공급하고 입력단에 Vmax=1[V] 60Hz의 정현파를 인가할 때 출력 파형을 오실로스코프를 이용하여 확인하라 진폭과 위상의 변화를 기록하라.
출력전압의 최대 진폭 1.13V 위상은 반대
(3) 저항 R2의 값을 2kΩ, 3kΩ으로 교환하여 (2)를 반복하라
출력전압의 최대 진폭 1.87 V 위상은 반대 출력전압의 최대 진폭 2.67V 위상은 반대
(4)전압이득을 구하라.
1.계산값
R1=1kΩ, R2=1kΩ 일때 A=-1
, R2=2kΩ 일때 A=-2
R2=3kΩ 일때 A=-3
2.측정값
A=- (진폭크기임)
R1=1kΩ, R2=1kΩ 일때 A=-1.13
, R2=2kΩ 일때 A=-1.87
R2=3kΩ 일때 A=-2.67
(5) 그림 5-2에서 R2의 값을 바꾸어 가며 출력전압의 최대값을 측정하고 이론치 이득을 구하고 측정치로 구한값을 표에 기록하라
R2
Vout max
Vout 이론값
전압이득(측정값)
전압이득(이론값)
오 차
1kΩ
1.13[V]
1[V]
-1.13
-1
13%
2kΩ
1.87[V]
2[V]
-1.87
-2
-6.5 %
3kΩ
2.67[V]
3[V]
-2.67
-3
-11%
오차구하기
x 100 = 13%
x 100 = -6.5 %
x 100 = -11%
b.비반전 증폭기
(1)그림 8-6을 참고하여 그림 8-3의 회로도를 실현하라.
(2) 741에 전원을 공급하고, 입력단에 Vmax=1[V], 60Hz의 정현파를 인가할 때 출력 파형을 오실로스코프를 이용하여 확인하라. 진폭과 위상의 변화를 기록하라.
출력전압의 최대진폭 1.98V 위상은 동일.
(3) 저항 R2의 값을 2kΩ, 3kΩ으로 교환하여 (2)를 반복하라
출력전압의 최대진폭 3.10V 위상은 동일 출력전압의 최대진폭 3.96V 위상은 동일
(4) 전압이득을 구하라.
1.계산값
이므로
R1=1kΩ, R2=1kΩ 일때 A=2
R2=2kΩ 일때 A=3
R2=3kΩ 일때 A=4
2.측정값
A= 이므로
R1=1kΩ, R2=1kΩ 일때 A=1.98
R2=2kΩ 일때 A=3.10
R2=3kΩ 일때 A=3.96
(5) R2의 값을 바꾸어 가며 출력전압을 측정하고 이론치로 이득을 구하고 측정치로 구한 값을 표에 기록하라.
Vin=1[V]
R2
Vout
Vout 이론값
전압이득(측정값)
전압이득(이론값)
오 차
1kΩ
1.98[V]
2[V]
1.98
2
-1%
2kΩ
3.10[V]
3[V]
3.10
3
3.33%
3kΩ
3.96[V]
4[V]
3.96
4
-1%
[표8-1]
오차구하기
x 100 = -1%
x 100 = 3.33%
x 100 = -1%
c.가산기
(1) 그림 8-4의 회로도를 결선 하라. V1=3V V2=2V V3=5V
(2) 741에 전원을 공급하고, 출력전압을 구하라.
출력전압= - 10.2 V
(3)R4의 값을 2kΩ, 3kΩ 으로 교환하여 (2)를 반복하여라.
출력전압= -20.2V 출력전압= -27.4V
(4)전압이득을 구하라.
1.계산값
A=- 이므로
R4가 1kΩ 일때 A=-1
R4가 2kΩ 일때 A=-2
R4가 3kΩ 일때 A=-3
2.측정값
A= 이므로
R4가 1kΩ 일때 A=-1.02
R4가 2kΩ 일때 A=-2.02
R4가 3kΩ 일때 A=-2.74
(5) 그림 8-4에서 R4값을 바꾸어 가며 출력전압을 측정하고 이론치로 이득을 구하고 측정치로 구한 값을 표 8-3에 기록하라.
R4
Vout
Vout 이론값
전압이득(측정값)
전압이득(이론값)
오 차
1kΩ
-10.2[V]
-10[V]
-1.02
-1
2%
2kΩ
-20.2[V]
-20[V]
-2.02
-2
1%
3kΩ
-27.4[V]
-30[V]
-2.74
-3
-8.67%
오차구하기
= 2%
=1%
= -8.67 %
2.결과 확인,오차분석 및 감상.
이번 실험을 정말로 어려운? 실험이었다. 회로구성도 복잡하고 실험도 많아서 최장실험시간을 만들고야 말았다. OP-AMP 는 1학기 회로이론시간에 배웠던 전압증폭장치이다.
종류에 따라 반전증폭기, 비반전증폭기, 가산기, 감산기 등으로 나뉘고 서로 다른 특징을 지닌다. 실험을 통해서 출력전압과, 전압이득이 이론값과 같다는 것을 확인하였다.
오차는 적은것도 있었지만, 일부는 아주 극악할 정도로 높게 나왔다(13%) 이는 반전증폭기 실험에서 엄청 높은 오차가 나왔는데 저항의 오차범위를 넘어서는 수준이다. 원인으로 우리 가 회로를 결선할때의 미숙함, 측정할때의 미숙함 등에서 나온 것 같다. 반전증폭기 회로를 결선할 때 너무 조잡하게 보기 어렵게 만들었고, 측정할 때도 손으로 잡은적도 있어서 다른곳에서 전압강하가 생기지 않았나 싶다.. 조교님께서 회로 결선에 도와주신 비반전 증폭기와 가산기에서는 상대적으로 작은 오차가 발생한걸 보아서도 첫 번째 실험에서는 우리의 실험미숙에 의한 큰 오차가 발생했다고 할 수 있다.
실험이 오래 걸린 이유중 하나는 전원전압을 신경안써서 제대로된 결과를 얻지 못해서 시간을 많이 잡아먹었다. 회로이론시간에 배우길 출력전압은 전원전압 사이에서만 나올 수 있고, 그 이상에서는 포화되어서 전원전압의 Max 값이나 Min 값으로 나온다고 하였다. 가산기 실험에서 이걸 경험했는데, 이론치로는 -30V 가 나와야 하는데 계속 이상한 값만 나와서 보니까 전원전압이 -15V~15V 로 되어있어서 이상한 결과가 계속 나왔던 것이었다.
오래걸리긴 하였지만 많은 것을 얻었던 실험이었다. 가장 인상적인 것은 오실로스코프를 통한 정현파형을 관찰하였다는 것이다. 오실로스코프는 처음 접했는데 무척 신기한 기기였다.

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