기본 선형 증폭기 결과 보고서

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기본 선형 증폭기 결과 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

9.8kΩ R3=9.8kΩ R4=99.9kΩ
(17) V1은 5V 1000Hz의 정현파가 되도록 하라 time domain analysis를 수행하라 출력전압을 측정하고 1000Hz 에서의 CMRR을 계산하라 R4의 값을 99k옴과 101k옴으로 바꾸고 각각의 경우에 대한 CMRR을 계산하라.
⇒절차 13과 회로의 다른점은 입력부분인데 이렇게 회로를 구성하게 되면 차동성분이 아닌 공통성분이 증폭된다. 실험 결과 출력전압이 입력전압에 비해 매우 작게 나오긴 했지만 0이 아닌 값을 가진다는 것을 알 수 있다. 이렇게 차동성분만의 증폭을 얻고 싶을때 실제로는 약하게 공통성분의 증폭도 일어나게 된다. CMRR은 로 구할 수 있고, ACM 값이 작으면 본래 로그의 성질에 의해 CMRR 값이 커지게 된다. 이렇게 CMRR이 커지게 되면 공통모드제거율이 좋아지므로 좋은 증폭기라 할 수 있다. 이 실험에서는 99kΩ, 101kΩ로 저항을 바꾸면서 실험을 하라고 했지만 값을 제대로 맞추기 힘들기 때문에 90kΩ과 110kΩ으로 실험해야 했다. 이제 R4 = 100kΩ일때 CMRR을 구하기위해 를 구하면 R4=99.9kΩ이고 R2가 99.8kΩ이므로 99.8=99.9(1-), =0.001이 나온다. 이제 각각 다른 저항일 때 CMRR을 구해보면 R4 = 100kΩ인 경우에는 20log[(1+10.2)/ 0.001]=80.9dB이 된다. R4 = 90kΩ일 경우 =1-1.108=0.108이고 CMRR=20 log[(1+9.2)/0.108]=39.5dB이 된다. 마지막으로 R4 = 110kΩ일 경우에는 =0.09이고 CMRR= 20log[(1+11.2)/0.09]=42.6dB이다. CMRR은 R4가 100kΩ일 때가 가장 크므로 이 때가 가장 좋은 증폭기의 성질을 가질 것이다. 또한 R4가 110kΩ일 경우엔 100kΩ일 경우와 같이 출력이 비반전되어 나타났지만 R4가 90kΩ일 경우에는 출력이 반전되어 나타나는 것을 볼 수 있었다.
3. 문제
위의 실험절차에서 시뮬레이션 결과와 실험에 의한 측정 결과를 분석하였지만, 간단히 요약하자면 시뮬레이션과 실제 실험에 의한 결과에서 오차가 발생하는 기본적인 이유는 시뮬레이션에서는 각 소자가 주위 상황(온도 등)의 영향을 얼마나 받는지 적용할 수 없기 때문에 매우 이상적인 결과를 출력하게 된다. 하지만 실제 실험에서는 온도나 기계적 오차 때문에 시뮬레이션과 차이가 발생하게 된다. 이론적으로 해석하는 경우에도 거의 시뮬레이션과 동일한 결과를 얻을 수 있다. 하지만 예를 들어 AC sweep 의 경우에서 포인트를 너무 크게 잡아줄 경우에는 그래프가 매끄럽지 못하게 되어 이상적인 결과와 차이를 보일 수 있다.
4. 분석 및 토의
이제 시뮬레이션만이 아닌 실제 회로를 구성해서 실험하였다. 처음 실험(절차1)에서 회로그림을 보았을 때 왜 저항이 달려있지 않은지 의아했다. 증폭률이 1인데 어째서 저런 회로를 만드는 것인지, 어디에 쓰일 것인지 궁금했다. 우선 회로의 이름부터 amplifier가 아닌 voltage follower 인 것을 보니 그 역할이 증폭을 위해 쓰이는 것이 아닌 것은 당연했다. 이 voltage follower는 매우 높은 임피던스와 매우 낮은 출력 임피던스를 갖는다. 아마 이러한 특성 때문에 높은 임피던스 전원과 낮은 임피던스 부하의 접속에 voltage follower를 사용할 경우 voltage follower가 거의 이상적인 완충 역할을 하게 될 것이다. 또한 오실로스코프로 위상차를 구하는 방법도 알게 되었다. 저번학기 기초회로 실험에서는 XY모드로 실험을 하긴 했지만 그때에는 화면에 점이 이동하는 속도를 보면서 정현파와 구형파, 삼각파의 성질을 알아보는 실험이었기 때문에 위상차를 구할 수 있는지의 여부는 알지 못했다. 아마 오실로스코프로 각 파형이 같은 주기라면 서로 파형이 얼마의 시간차이를 보이는지 구해서 (파형의 시간차)*2/(파형의주기)를 이용해도 시간차를 읽는데 오차가 생기겠지만 두 파형의 위상차가 구해질 수 있을 것이라 생각된다. 그리고 실험을 할 때 접지 연결의 중요성도 알게 되었다. 접지는 회로내에서 전위의 기준을 잡는 역할을 한다고 생각한다. 접지를 잡아주기 위해서는 DC 전압의 가운데 부분의 GND를 이용하여 회로에서 접지로 표현되는 부분과 함께 전선을 연결해 주면 된다. 이번 세 번째 의용전자실험은 의용전자2에서 제대로 이해가 되지 않던 부분을 깨우쳐 주는 나에겐 매우 유익한 실험 시간이었다고 생각한다.

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