lab. 6. 연산 증폭기 lab. 1. i-v characteristics of a diode 가산기...

Lab. 1. I-V Characteristics of a Diode

1. 실험 목표

연산증폭기를 이용한 가산기, 미분기 및 적분기 회로를 구성, 측정 및

평가해서 연산증폭기 연산 응용 회로를 이해

2. 실험 회로

A. 연산증폭기 연산 응용 회로

(a) 가산기

Lab. 6. 연산 증폭기 가산기, 미분기, 적분기 회로

(b) 미분기

(c) 적분기

그림 6.1. 연산증폭기 연산 응용 회로

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: 100W 1개, 1kW 6개, 2.2 kW 3개, 4.7 kW 1개, 10kW 3개, 100kW 1개

4. Pre-Lab(예비 실험)

A. 기본 이론 조사

(1) 연산 증폭기를 이용한 가산기(덧샘기)에 대해서 설명하시오.

- Floyd 교재: 679-681 페이지

(2) 연산 증폭기를 이용한 미분기에 대해서 설명하시오. - Floyd 교재: 691 페이지

(3) 연산 증폭기를 이용한 적분기에 대해서 설명하시오.

- Floyd 교재: 688 페이지

(4) 연산 증폭기의 가산기, 미분기, 적분기를 응용한 회로들을 조사하고 그 회로들의

기능에 대해서 간략히 설명하시오.

B. MultiSim 사용한 모의 실험(시뮬레이션)

(1) 연산증폭기의 가산기 회로

연산증폭기 가산기 회로 (그림 6.2)에서 세가지 저항 조합에 따라서 출력

전압 (Vout)을 멀티미터로 측정하시오.

그림 6.2. 연산증폭기 가산기 측정 회로

-다음 표7.1의 세가지 경우에 대해서 Vout(=V6) 전압을 멀티미터로 측정해서

작성하시오.

표 6.1. Multisim을 이용한 연산증폭기 가산기 측정 결과

입력 저항 [kW] 출력전압 Vout(=V6) [V] 비교

R1 R2 R3 시뮬레이션값 이론값

1 1 1

2.2 1 2.2

4.7 1 2.2

(2) 연산증폭기 미분기 회로

연산증폭기 미분기 회로 (그림 7.3)에서 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)을

오실로스코프로 측정하시오.

그림 6.3. 연산증폭기 미분기 측정 회로

- XFG1은 함수발생기이고 다음과 같이 두 가지 경우에 대해서 설정해서 시뮬레이션:

실험 1: 정현파, Frequency 100Hz, Amplitude 0.5Vp, Offset 0V

실험 2: 삼각파, Frequency 100Hz, Amplitude 0.5Vp, Offset 0V

- XSC1은 오실로스코프이고 이것을 이용해서 두 가지 경우에 대해서 입력 전압

(Vin)과 출력 전압 (Vout)의 그래프를 출력하시오.

앞의 실험 1(정현파, 0.5Vp)에서 주파수를 다음 표6.2와 같이 변화함에 따라서

출력전압의 첨두간 전압을 측정하고 그 값을 이용해서 전압이득을 계산해서

다음 표 6.2를 완성하시오.

표 6.2. Multisim을 이용한 연산증폭기 미분기의 주파수 특성 측정 결과

주파수 f [Hz]

입력 전압 첨두간 전압 Vin(pp) [V]

출력 전압 첨두간 전압 Vout(pp) [V]

전압 이득 Av

10

100

1k

10k

100k

- 표 6.2로부터 전압이득의 변화가 없는 주파수 영역을 추정하고 그 때의

전압이득의 0.7배되는 주파수인 임계주파수 fc를 찾으시오. fc = ?

(3) 연산증폭기 적분기 회로

연산증폭기 적분기 회로 (그림 6.4)에서 입력 전압 (Vin)과 출력 전압 (Vout)을

오실로스코프로 측정하시오.

그림 6.7. 연산증폭기 포화 반파 정류 측정 회로

- XFG1은 함수발생기이고 다음과 같이 두 가지 경우에 대해서 설정해서 시뮬레이션:


실험 2: 사각파, Frequency 100Hz, Amplitude 0.5Vp, Offset 0V


(Vin)과 출력 전압 (Vout)의 그래프를 출력하시오. 출력의 첨두전압을 커서를 이용해서

정확히 측정해서 표시하시오.



다음 표6.3를 완성하시오.

표 6.3. Multisim을 이용한 연산증폭기 적분기의 주파수 특성 측정 결과

주파수 f [Hz]

입력 전압 첨두간 전압 Vin(pp) [V]

출력 전압 첨두간 전압 Vout(pp) [V]

전압 이득 Av

10

100

1k

10k

100k



(4) Grapher View를 이용해서 위에 시뮬레이션한 연산증폭기의 가산기, 미분기,

적분기 회로들의 입, 출력 파형에 대해서 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 6.4. DMM을 이용한 저항, 캐패시턴스 측정

소자 규격 측정 값

저항

100W

1kW

1kW

1kW

2.2kW

2.2kW

4.7kW

10kW

10kW

100kW

캐패시터 0.1mF

B. 연산 증폭기 연산 응용 회로 측정

(1) ELVIS II를 이용해서 연산증폭기의 가산기 회로 측정

ELVIS II를 이용해서 연산증폭기 가산기 회로 (그림 6.2)에서 세가지 저항

조합에 따라서 출력 전압 (Vout)을 멀티미터로 측정하시오.

- 표 6.5의 세가지 경우에 대해서 Vout(=V6) 전압을 멀티미터로 측정해서

작성하시오.

표 6.5. ELVIS II을 이용한 연산증폭기 가산기 측정 결과

입력 저항 [kW] 출력전압 Vout(=V6) [V]

비교 R1 R2 R3

ELVIS 측정값

MultiSim 시뮬레

이션값(표 6.1) 이론값

1 1 1

2.2 1 2.2

4.7 1 2.2

(2) ELVIS II를 이용해서 연산증폭기의 미분기 회로 측정

ELVIS II를 이용해서 연산증폭기 미분기 회로 (그림 6.3)에서 입력 전압

(Vin)과 출력 전압 (Vout)을 오실로스코프로 측정하시오.

- XFG1은 함수발생기이고 다음과 같이 두 가지 경우에 대해서 설정해서 측정:


실험 2: 삼각파, Frequency 100Hz, Amplitude 0.5Vp, Offset 0V


(Vin)과 출력 전압 (Vout)의 그래프를 출력하시오.



다음 표 6.6를 완성하시오.

표 6.6. ELVIS II을 이용한 연산증폭기 미분기의 주파수 특성 측정 결과

주파수 f [Hz]

입력 전압

첨두간 전압 Vin(pp) [V]

출력 전압

첨두간 전압 Vout(pp) [V]

ELVIS 측정

전압 이득 Av

MultiSim 시뮬레이션 전압

이득 Av (표 6.2) 비교

10

100

1k

10k

100k



- ELVIS II로 측정한 임계주파수와 MultiSim에서 찾은 임계주파수(4.Pre-Lab(예비

실험) 참고)를 비교하시오.

(3) ELVIS II를 이용해서 연산증폭기 적분기 회로 측정

ELVIS II를 이용해서 연산증폭기 적분기 회로 (그림 6.4)에서 입력 전압

(Vin)과 출력 전압 (Vout)을 오실로스코프로 측정하시오.

- XFG1은 함수발생기이고 다음과 같이 두 가지 경우에 대해서 설정해서 측정:


실험 2: 사각파, Frequency 100Hz, Amplitude 0.5Vp, Offset 0V


(Vin)과 출력 전압 (Vout)의 그래프를 출력하시오. 출력의 첨두전압을 커서를 이용해서

정확히 측정해서 표시하시오.



다음 표7.7를 완성하시오.

표 6.7. ELVIS II을 이용한 연산증폭기 적분기의 주파수 특성 측정 결과

주파수 f [Hz]

입력 전압

첨두간 전압 Vin(pp) [V]

출력 전압

첨두간 전압 Vout(pp) [V]

ELVIS 측정

전압 이득 Av

MultiSim 시뮬레이션 전압

이득 Av (표 6.3) 비교

10

100

1k

10k

100k

- 표 6.7 로부터 전압이득의 변화가 없는 주파수 영역을 추정하고 그 때의

전압이득의 0.7 배되는 주파수인 임계주파수 fc 를 찾으시오. fc = ?

- ELVIS II로 측정한 임계주파수와 MultiSim에서 찾은 임계주파수(4.Pre-Lab(예비

실험) 참고)를 비교하시오.

(4) 연산증폭기의 가산기, 미분기, 적분기 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.

- 표 6.6와 표 6.7을 보고 비교하시오.

- 미분기와 적분기의 임계주파수를 비교하시오.

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

교하시오.

lab. 6. 연산 증폭기 lab. 1. i-v characteristics of a diode 가산기...

Documents