연산증폭기(op-amp)와 파형발생기

소개글

연산증폭기(op-amp)와 파형발생기에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험의 목표

2. 기본이론

3. 사용 기기 및 부품

4. 실험방법

5. 데이터 분석 및 결과

6. 참고

본문내용

를 입력하고 이때의 출력 파형을 관찰한다. 여기서는 사인파의 적분인 -cos의 반전형태가 나타나게 된다.
5. 데이터 분석 및 결과
첫 번째로 반전 증폭기에 관한 회로를 구성하고 실험을 하였다.
1) 입력 전압의 진폭이 0.1V
입력 전압이 0.1V 이므로 pk-pk는 대 략 200mV가 된다. 이때 반전 증폭기 이므로 파형은 입력 파형과 위상이 180도 바뀐 것을 알 수 있다.
입력 전압 = 104mV
출력 전압 = 1.06V
증폭도 = 10.19
2) 입력 전압의 진폭이 1V
입력 전압이 1V 이므로 pk-pk는 대략 2V가 되며 이 때 반전 증폭기이므로 입력 파형에 비해 출력 파형의 위상이 180도 바뀐다는 것을 알 수 있다.
입력 전압 = 1.02V
출력 전압 = 9.8V
증폭도 = 9.6
3) 입력 전압의 진폭이 4V
입력 전압이 4V 이므로 pk-pk는 대략 8V이며, 이 때 반전 증폭기이므로 입력 파형에 비해 출력 파형의 위상이 180도 바뀐다는 것을 알 수 있다.
입력 전압 = 4.1V
출력 전압 = 14.2V
증폭도 = 3.46
반전 증폭기에서 입력 전압을 바꿔가며 한 세가지 실험에서, 첫 번째와 두 번째의 실험은 아무 이상없이 이론치에 거의 근접하게 증폭도가 10에 가까운 값이 나왔다. 하지만 세 번째 실험은 Vcc의 차이가 30V 였으므로, 출력 전압이 15V를 넘을 수 없다는 것을 알 수 있다. 세 번째 실험의 파형을 찍은 사진에서 보듯이, 위와 아래가 잘리는 것을 볼 수 있다. 이는 saturation 된 것으로, 입력저항을 아무리 높여도 증폭된 출력 전압이 Vcc 이상으로 높아질 수는 없다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 이 실험은 이론치에 맞고 정확하게 수행된 실험이라고 볼 수 있는 것이다.
비반전 증폭기도 똑같은 방법으로 실험하였다.
1) 입력 전압의 진폭이 1V
입력 전압 = 1.1V
출력 전압 = 11.8V
증폭도 = 10.73
2) 입력 전압의 진폭이 4V
입력 전압 = 4V
출력 전압 = 29.6V
증폭도 = 7.4
같은 방법으로 실험한 비반전 증폭기에서도 입력전압이 1V 일때는 증폭도가 11에 가깝게 나와 이론치와 비슷하다는 것을 알 수 있다. 하지만 입력저항이 4V로 커지면 증폭도는 정확하지 않게 나타나는 것을 알 수 있는데 이도 마찬가지로 입력 전압이 아무리 커져도 Vcc 이상으로 높아질 수는 없어서 전압이 saturation되었다는 것을 알 수 있는 것이다. 오차가 좀 나긴 하지만 무시할만큼 작으므로, 이 실험도 결과적으로 이론에서 배운대로 결과가 나왔기 때문에 정확히 맞게 수행된 실험이라고 할 수 있다.
미분기와 적분기는 구성할 때, 회로에서 생략된 Vcc를 각각 15V, -15V로 넣어주었다.
적분기는 입력 전압과 출력 전압의 파형만을 관찰하였다.
위의 적분기 회로를 구성하고 그것의 입,출력 파형을 찍은 사진이다. 여기서 보듯이 입력받은 사인파가 적분되어 -cos파 된 것의 반전형태가 출력파형으로 나온 것을 알 수 있다.
미분기도 적분기처럼 입력 전압과 출력 전압의 파형만을 관찰하였다.
미분기 회로를 구성하고 그것의 입, 출력 파형을 찍은 사진이다. 여기서 보듯이 입력받은 사인파가 미분되어 코사인파가 된 것의 반전형태가 출력파형으로 나온 것을 볼 수 있다.
미분기와 적분기도 증폭기처럼 이론에서 배운 것과 같은 결과가 나와서 정확히 맞고 적절하며 성공한 실험이라고 할 수 있다. OP-Amp를 가지고 정말 많은 기능을 할 수 있다는 것을 느꼈고, 단지 OP-Amp에 약간의 회로를 변형하여 여러 가지 다양한 형태를 만들 수 있는것이 신기했다.
6. 참고
<김상배 저, 개정판 기초전기전자실험, 홍릉과학출판사>

키워드

op-amp,   증폭기,   미분기,   적분기