1.
2.
실험 목
연산증폭기 증폭기(Inv 구성하고, 통해서 이
실험 회
A. 피드백
Lab
L목표
기를 이용 verting Am
피드백 회 해
로
백 회로를
b. 2. 선
Lab. 1. I-V C용하여 비 mplifier), 전
회로를 포함
를 포함한
선형 연
Characterist비반전 증 압 폴로워 함한 연산증
선형 연
(a) 반전 증
연산 증
tics of a Dio증폭기(Non- (Voltage F 증폭기 회
산증폭기
증폭기
폭기 회
ode-Inverting Follower) 등
로의 특성
회로
회로 실
Amplifier 등의 피드백 성에 대해서
실험
r), 반전 백 회로를 서 실험을
그
그림 2.1. 피
(b
피드백 회로
b) 비반전
(c) 전압 폴 로를 포함한
증폭기
폴로워
한 선형 연산산증폭기 회회로
3. 실험 장비 및 부품 리스트
A. 공통
NI ELVIS II
MultiSim (혹은 SPICE와 같은 회로 시뮬레이터)
PC : NI MultiSim과 ELVIS II 용도
B. BJT 공통 이미터 증폭기 회로 실험
OP-AMP LM741CN: 1개
저항: 1kΩ 5개, 10 kΩ 2개, 100kΩ 2개
4. Pre-Lab(예비 실험)
A. 기본 이론 조사
(1) 연산 증폭기의 폐루프 이득(Closed-loop Gain)에 대해서 설명하시오.
- Floyd 교재: 613 페이지
(2) 연산 증폭기의 비반전 증폭기 회로를 그리고 전압이득, 입력저항, 출력저항에 대해서 설명하시오.
- Floyd 교재: 615-616, 619-621 페이지
(3) 연산 증폭기의 반전 증폭기 회로를 그리고 전압이득, 입력저항, 출력저항에 대해서 설명하시오.
- Floyd 교재: 617-618, 623-624 페이지 (4) 연산 증폭기의 전압 폴로워에 대해서 설명하시오.
- Floyd 교재: 617, 622 페이지
B. MultiSim 사용한 모의 실험(시뮬레이션)
(1) 연산증폭기의 비반전 증폭기 회로
- XFG1 Offset 0 - XSC1 그래프를 -오실로 작성하시
3가지 피드 입력 전압
은 함수발생 0V
1은 오실로 를 출력하시 로스코프로
시오. 여기
드백 저항 (Vin)과 출
그림 생기이고
로스코프이고 시오.
측정한 결 서 폐루프
Rf에 대해 출력 전압 (
2.2. 연산증 다음과 같이
고 이것을
결과를 이용 전압이득
해서 연산증 (Vout)을 오실
증폭기 반전 이 설정: 정
이용해서
용해서 폐루 인 Acl = Vo
증폭기 반전 실로스코프
전 증폭기 정현파, Freq
입력 전압
루프 전압이
out(p-p) / Vin(p-
전 증폭기 프로 측정하
측정 회로
quency 1kH
압 (Vin)과
이득(Acl)을
-p) 임.
회로 (그림 하시오.
로
Hz, Amplitud
출력 전압
계산하고
림 2.2)에
de 0.05Vp,
압 (Vout)의
표 3.1을
표 2.1.
Rf [k
1 10 10
(2) 연산
- XFG1 Offset 0
연산증폭기 kΩ]
0 00
산증폭기의 3가지 피드 입력 전압
은 함수발생 0V
기 반전 증 Vin(p-p)
비반전 증 드백 저항
(Vin)과 출
그림 2 생기이고
증폭기 측정 V
증폭기 회로 Rf에 대해 출력 전압 (
2.3. 연산증 다음과 같이
정 회로에서 Vout(p-p)
로
해서 연산증 (Vout)을 오실
증폭기 비반 이 설정: 정
서 입력과 출 측
증폭기 반전 실로스코프
반전 증폭기 정현파, Freq
출력 전압의
Acl
측정값
전 증폭기 프로 측정하
기 측정 회로 quency 1kH
의 측정 결
Ac
이론
회로 (그림 하시오.
로
Hz, Amplitud 과
cl
론값
림 2.3)에
de 0.05Vp,
- XSC1 그래프를 -오실로 작성하시 표 2.2.
Rf [k
1 10 10
(3) 연산
1은 오실로 를 출력하시 로스코프로
시오. 여기 연산증폭기 kΩ]
0 00
산증폭기의 연산증폭기 (Vout)을 오
로스코프이고 시오.
측정한 결 서 폐루프 기 비반전
Vin(p-p)
전압 폴로 기 전압 폴 오실로스코프
그림
고 이것을
결과를 이용 전압이득 증폭기 측
V
로워 회로 폴로워 회로 프로 측정하
2.3. 연산증
이용해서
용해서 폐루 인 Acl = Vo
측정 회로에 Vout(p-p)
로 (그림 하시오.
증폭기 전압
입력 전압
루프 전압이
out(p-p) / Vin(p-
에서 입력과 측
2.3)에 입
압 폴로워
압 (Vin)과
이득(Acl)을
-p) 임.
과 출력 전압
Acl
측정값
력 전압
측정 회로
출력 전압
계산하고
압의 측정
Ac
이론
(Vin)과 출
로
압 (Vout)의
표 2.2를
결과
cl
론값
출력 전압
- XFG1은 함수발생기이고 다음과 같이 설정: 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 0.5Vp, Offset 0V
- XSC1은 오실로스코프이고 이것을 이용해서 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)의 그래프를 출력하시오.
-오실로스코프로 측정한 결과를 이용해서 폐루프 전압이득(Acl)을 계산하고 표 2.3을 작성하시오. 여기서 폐루프 전압이득인 Acl = Vout(p-p) / Vin(p-p) 임.
표 2.3. 연산증폭기 전압 폴로워 측정 회로에서 입력과 출력 전압의 측정 결과
Vin(p-p) Vout(p-p)
Acl
측정값
Acl
이론값
(4) Grapher View를 이용해서 위에 시뮬레이션한 3가지 선형 연산증폭기의 입, 출력 파형을 Excel에 export해서 Excel에서 그래프로 출력하시오.
C. 다음 “5. In-Lab(본 실험): NI ELVIS II 사용”을 참고해서 실험 절차를 간단히 요약하시오.
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 2.4. DMM을 이용한 저항, 캐패시턴스 측정
소자 규격 측정 값
저항 1kΩ
1kΩ 10kΩ 100kΩ
B. 연산 증폭기 선형 증폭기 회로 측정
(1) ELVIS II를 이용해서 연산증폭기의 반전 증폭기 회로 측정
ELVIS II를 이용해서 3가지 피드백 저항 Rf에 대해서 연산증폭기 반전 증폭기 회로 (그림 2.2)에 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)을 오실로스코프로 측정하시오.
- XFG1은 함수발생기이고 다음과 같이 설정: 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 0.2Vpp, Offset 0V
- XSC1은 오실로스코프이고 이것을 이용해서 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)의 그래프를 출력하시오.
-오실로스코프로 측정한 결과를 이용해서 폐루프 전압이득(Acl)을 계산하고 표 2.5를 작성하시오. 여기서 폐루프 전압이득인 Acl = Vout(p-p) / Vin(p-p) 임.
표 2.5. 연산증폭기 비반전 증폭기 측정 회로에서 입력과 출력 전압의 측정 결과
Rf [kΩ] Vin(p-p) Vout(p-p)
Acl
ELVIS 측정값
Acl
MultiSim 시뮬레이션값
(표 2.1)
Acl
이론값
1 10 100
(2) ELVIS II를 이용해서 연산증폭기의 비반전 증폭기 회로 측정
ELVIS II를 이용해서 3가지 피드백 저항 Rf에 대해서 연산증폭기 반전 증폭기
회로 (그림 2.3)에 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)을 오실로스코프로 측정하시오.
- XFG1은 함수발생기이고 다음과 같이 설정: 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 0.2Vpp, Offset 0V
- XSC1은 오실로스코프이고 이것을 이용해서 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)의 그래프를 출력하시오.
-오실로스코프로 측정한 결과를 이용해서 폐루프 전압이득(Acl)을 계산하고 표 2.6을 작성하시오. 여기서 폐루프 전압이득인 Acl = Vout(p-p) / Vin(p-p) 임.
표 2.6. 연산증폭기 반전 증폭기 측정 회로에서 입력과 출력 전압의 측정 결과
Rf [kΩ] Vin(p-p) Vout(p-p)
Acl
ELVIS 측정값
Acl
MultiSim 시뮬레이션값
(표 2.2)
Acl
이론값
1 10 100
(3) ELVIS II를 이용해서 연산증폭기 전압 폴로워 측정
ELVIS II를 이용해서 연산증폭기 전압 폴로워 회로 (그림 2.4)에 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)을 오실로스코프로 측정하시오.
- XFG1은 함수발생기이고 다음과 같이 설정: 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 2Vpp, Offset 0V
- XSC1은 오실로스코프이고 이것을 이용해서 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)의 그래프를 출력하시오.
-오실로스코프로 측정한 결과를 이용해서 폐루프 전압이득(Acl)을 계산하고 표 2.6을 작성하시오. 여기서 폐루프 전압이득인 Acl = Vout(p-p) / Vin(p-p) 임.
표 2.6. 연산증폭기 전압 폴로워 측정 회로에서 입력과 출력 전압의 측정 결과
Vin(p-p) Vout(p-p)
Acl
ELVIS 측정값
Acl
MultiSim 시뮬레이션값
(표 2.3)
Acl
이론값
(4) 3가지 선형 연산증폭기의 입, 출력 파형을 log 해서 얻은 데이터를 Excel에서 불러서 그래프로 출력하시오.
6. Post-Lab(실험 후 과정)
1. 세가지 선형 연산증폭기 회로 실험에 대해서 Pre-Lab(4절)에서 MultiSim으로 시뮬 레이션한 데이터와 In-Lab(5절)에서 NI ELVIS II로 측정한 데이터를 비교하라.
- 데이터 시트 값과 시뮬레이션 데이터와 측정 데이터 사이의 서로의 오차를 토의하 시오.
- 표 2.4 – 2.6에서 작성한 폐루프 이득에 대한 시뮬레이션 값, 측정 값과 이론값을 서로 비교하고 차이가 있다면 그 원인을 분석하라.
2. Excel을 이용해서 시뮬레이션 데이터와 측정 데이터를 하나의 그래프로 그려서 비 교하고 차이가 있다면 그 원인을 분석하라.
