실험 목

(1)

1.

2. 실험 목

연산증폭기 비교기 응

실험 회

A. 연산증

Lab

^L

목표

기를 이용한 용 회로를

로

증폭기 비

. 4. 연

Lab. 1. I-V C

한 비교기 이해

비교기 응용

(a)

산 증폭

Characterist

응용 회로를

용 회로

) 기본 비교

폭기 비

tics of a Dio

를 구성, 측

교기

비교기

^ode

측정 및 평

응용

가해서 연

회로

산증폭기

(2)

(b) 출

(c)

출력 제한

슈미트 트

비교기

트리거

(3)

3.

4. 실험 장

A. 공통

NI

Mu

PC

B. BJT 공

OP

Di

저

Pre-Lab(

그림

장비 및 부

I ELVIS II ultiSim (혹은 C : NI Multi

공통 이미

P-AMP LM ode: 2N400 항: 1kΩ 2개

(예비 실

(d) 포 림 4.1. 연산

부품 리스

은 SPICE와 Sim과 ELV

미터 증폭

741CN: 1개 04 1개 개, 6.1 kΩ 2

실험)

포화 반파 정 산증폭기 비

스트

와 같은 회 VIS II 용도

폭기 회로

개

개, 가변저

정류회로 비교기 응용

로 시뮬레 도

실험

저항 10kΩ 1 용 회로

이터)

1개

(4)

(1) 연산

(2) 연산

(3) 연산 대해

(1) 연산

A. 기본

산 증폭기를

산 증폭기의 해서 간략히

B. Multi

산증폭기의 연산증폭기 오실로스코

이론 조사

를 이용한

의 비교기 히 설명하시

Sim 사용

비교기 회 기 비교기 코프로 측정

그

사

비교기에

슈미트 트

특성을 응 시오.

용한 모의

회로

회로 (그림 정하시오.

그림 4.2. 연

대해서 설

리거 회로

응용한 회로

실험(시뮬

림 4.2)에서

산증폭기

명하시오.

에 대해서

로들을 조

뮬레이션)

서 입력 전압

비교기 측

설명하시오

조사하고 그

)

압 (Vin)과

정 회로 오.

그 회로들의

출력 전압

의 기능에

압 (Vout)을

(5)

- XFG1 Offset 0 - XSC1 그래프를 (2) 연산

- XFG1 Offset 0 - XSC1 그래프를

은 함수발 0V

1은 오실로 를 출력하시 산증폭기의

연산증폭기 (Vout)을 오

은 함수발 0V

1은 오실로 를 출력하시

생기이고

로스코프이고 시오.

출력제한 기 출력제한 오실로스코프

그림 4.

생기이고

다음과 같

고 이것을

한 비교기 회 한 비교기

프로 측정하

.3. 연산증폭 다음과 같

고 이것을

이 설정: 정

이용해서

회로

회로 (그림 하시오.

폭기 출력제 이 설정: 정

이용해서

정현파, Freq

입력 전압

림 4.3)에서

제한 비교기 정현파, Freq

입력 전압

quency 1kH

압 (Vin)과

입력 전압

기 측정 회

quency 1kH

압 (Vin)과

Hz, Amplitu

출력 전압

압 (Vin)과 출

회로

Hz, Amplitu

출력 전압

ude 2.5Vp,

압 (Vout)의

출력 전압

ude 2.5Vp,

압 (Vout)의

(6)

- V2(=V-

(3) 슈미

- 가변 +15V까 증가하도 변화하는 VUTP이다 이론치를 - 가변 감소시키 하도록

V-)의 전압을 V2(=V-) = 미트 트리거

연산증폭기 따른 출력

저항(포텐셜 까지 증가시

도록 가변 는 순간이 다. V2 = V 를 계산하고

저항 Rv을 키는 방향 가변저항

을 측정해서

= ?

거 특성 회 기 슈미트 전압 변화

그 셜미터) Rv

키는 방향 저항 Rv를 나타난다.

VUTP = 고 비교하라 을 임의로 향을 찾을

항 Rv를 변

서 그래프에

로

트리거 특 화를 다음과

림 4.4. 슈미

v을 임의로 향을 찾을 수 를 변화시키

. 그 때에

라.

변화시키면 수 있다.

변화시키면

에 표시하시

특성 측정 과 같은 절차

미트 트리거 로 변화시키

수 있다. 이 키면 출력전 입력 전압

면 입력 전 이 방향으

출력전압

시오. 이 값

회로 (그림 차에 따라서

거 특성 측 키면 입력 이 방향으로 전압 V6(=Vo

압 V2을 측정

전압 V2(=

으로 V2가 압 V6(=Vout

값이 비교기

림 4.4)에서 서 멀티미터

측정 회로 전압 V2(=

로 V2가 –15 Vout)이 변화

정하라. 이

V-)이 +15 +15V로부

t)이 변화가

의 기준 전

서 가변저항 터로 측정하

=V-)이 –15 5V로부터 + 화가 없다가 이 때에 입

V로부터 터 -15V까 가 없다가

전압이다.

항 변화에 하시오.

5V로부터 +15V까지 가 갑자기 력전압이

-15V까지 까지 감소 가 갑자기

(7)

변화하는 순간이 나타난다. 그 때에 입력 전압 V2을 측정하라. 이 때에 입력전압이 VLTP이다. V2 = VLTP =

이론치를 계산하고 비교하라.

- 아래 그래프(그림 4.5)에 위에서 추출한 VUTP와 VLTP 값을 표시하시오.

V

_out

0 V

_sat

-V

_sat

V

_LTP

V

_UTP

그림 4.5. 슈미트 트리거 특성 그래프

(4) 연산증폭기의 슈미트 트리거 회로

연산증폭기 슈미트 트리거 회로 (그림 4.6)에서 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)을 오실로스코프로 측정하시오.

(8)

(5) 연산

은 함수발 0V

산증폭기의 연산증폭기 (Vout)을 오

생기이고

포화 반파 기 포화 반 오실로스코프

그림 4.6.

다음과 같

고 이것을

파 정류 회 반파 정류 회

프로 측정하

슈미트 트 이 설정: 정

이용해서

로

회로 (그림 하시오.

리거 측정 정현파, Freq

입력 전압

4.7)에서

회로

quency 1kH

압 (Vin)과

입력 전압

Hz, Amplitu

출력 전압

압 (Vin)과 출

ude 2.5Vp,

압 (Vout)의

출력 전압

(9)

(6) Gra 입,

은 함수발 0V

apher View를 출력 파형

C. 다음 절차를

그림 4 생기이고

를 이용해서 형에 대해서

“5. In-Lab 를 간단히

4.7. 연산증 다음과 같

고 이것을

서 위에 시 서 Excel에

b(본 실험 히 요약하시

증폭기 포화 이 설정: 정

이용해서

시뮬레이션한 export해서

험): NI ELV 시오.

화 반파 정류 정현파, Freq

입력 전압

한 연산증폭 Excel에서

VIS II 사

류 측정 회로

quency 1kH

압 (Vin)과

폭기의 비교 서 그래프로

용”을 참

로

Hz, Amplitu

출력 전압

교기 응용 로 출력하시

참고해서 실

ude 0.5Vp,

압 (Vout)의

회로들의 시오.

실험

(10)

5. In-Lab(본 실험): NI ELVIS II 사용

A. DMM 이용한 소자 값 측정

- “부록 A.1 DMM을 이용한 전압, 전류, 저항, 캐패시턴스, 인덕턴스, 다이오드 전압, 단락 측정”을 참고해서 저항, 캐패시턴스를 측정하시오.

표 4.1. DMM을 이용한 저항, 캐패시턴스 측정

소자 규격 측정 값

저항

1kΩ 1kΩ 6.1kΩ 가변저항

10kΩ 최대값 =

B. 연산 증폭기 비교기 응용 회로 측정

(1) ELVIS II를 이용해서 연산증폭기의 비교기 회로 측정

ELVIS II를 이용해서 연산증폭기 비교기 회로 (그림 4.2)에 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)을 오실로스코프로 측정하시오.

- XFG1은 함수발생기이고 다음과 같이 설정: 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 10Vpp, Offset 0V

- XSC1은 오실로스코프이고 이것을 이용해서 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)의 그래프를 출력하시오.

(2) ELVIS II를 이용해서 연산증폭기의 출력제한 비교기 회로 측정

ELVIS II를 이용해서 연산증폭기 출력제한 비교기 회로 (그림 4.3)에 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)을 오실로스코프로 측정하시오.

(11)

(3) ELVIS II를 이용해서 슈미트 트리거 특성 회로 측정

ELVIS II를 이용해서 연산증폭기 슈미트 트리거 특성 측정 회로 (그림 4.4)에서 가변저항 변화에 따른 출력 전압 변화를 다음과 같은 절차에 따라서 멀티미터로 측정하시오.

- 가변저항(포텐셜미터) Rv을 임의로 변화시키면 입력 전압 V2(=V-)이 –15V로부터 +15V까지 증가시키는 방향을 찾을 수 있다. 이 방향으로 V2가 –15V로부터 +15V까지 증가하도록 가변저항 Rv를 변화시키면 출력전압 V6(=Vout)이 변화가 없다가 갑자기 변화하는 순간이 나타난다. 그 때에 입력 전압 V2을 측정해서 표 4.2에 작성하시오.

이 때에 입력전압이 VUTP이다.

- 가변저항 Rv을 임의로 변화시키면 입력 전압 V2(=V-)이 +15V로부터 -15V까지 감소시키는 방향을 찾을 수 있다. 이 방향으로 V2가 +15V로부터 -15V까지 감소 하도록 가변저항 Rv를 변화시키면 출력전압 V6(=Vout)이 변화가 없다가 갑자기 변화하는 순간이 나타난다. 그 때에 입력 전압 V2을 측정 측정해서 표 4.2에 작성하시오. 이 때에 입력전압이 VLTP이다.

표 4.2. ELVIS II 를 이용한 슈미트트리거 특성 측정 결과 MultiSim

시뮬레이션 Elvis II 측정값 이론값 비교 VUTP [V]

VLTP [V]

- 그림 4.5 그래프에서 위에서 추출한 VUTP와 VLTP 값을 표시하시오.

(12)

(4) ELVIS II를 이용해서 슈미트 트리거 회로 측정

ELVIS II를 이용해서 슈미트 트리거 회로 (그림 4.6)에 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)을 오실로스코프로 측정하시오.

(5) ELVIS II를 이용해서 연산증폭기의 포화 반파 정류 회로 측정

ELVIS II를 이용해서 연산증폭기 포화 반파 정류 회로 (그림 4.7)에 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)을 오실로스코프로 측정하시오.

(6) 연산증폭기의 비교기 응용 회로들의 입, 출력 파형을 log 해서 얻은 데이터를 Excel에서 불러서 그래프로 출력하시오.

6. Post-Lab(실험 후 과정)

1. Pre-Lab(4절)에서 MultiSim으로 시뮬레이션한 데이터와 In-Lab(5절)에서 NI ELVIS II 로 측정한 데이터를 비교하시오.

2. Excel을 이용해서 시뮬레이션 데이터와 측정 데이터를 하나의 그래프로 그려서 비 교하시오.