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2. Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계 결과보고서

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최초등록일 2025.07.22 최종저작일 2022.03
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2. Op Amp의 특성측정 방법 및 Integrator 설계 결과보고서
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    • 🔬 전자회로 설계의 실무적 실험 과정을 상세히 설명
    • 📊 Op Amp의 특성(Offset Voltage, Slew Rate)을 체계적으로 분석
    • 💡 실제 회로 구현 과정에서 발생하는 기술적 문제 해결 방법 제시

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    목차

    1. 설계실습 내용 및 분석(결과 report작성 내용)
    2. 결론

    본문내용

    4. 설계실습 내용 및 분석 (결과 report작성 내용)
    4.1 Offset Voltage 측정 (DC power supply의 전압을 ±15 V로 설정한다.)

    (A) Open Loop Gain: 그림 4.1의 회로를 bread board에서 구현하고 그 출력 파형을 제출한다. 왜 그러한 출력이 나오는지 그 이유를 기술한다.

    위 그림처럼 회로를 구성하고 CH1을 접지시킨 후 입력부에 연결하고 CH2를 출력부에 연결 후 파형을 측정하였다.
    두 입력 단자를 접지시키고 출력을 측정하면, 이상정인 op amp라면 입력단자간 전위차가 존재하지 않기 때문에 출력은 0V가 나와야 합니다. 하지만 실제 op amp의 경우 내부에 offset voltage가 존재하기에 출력전압이 측정됩니다.

    (B) Offset 측정: 3.1.2 (A)에서 설계한 두 개의 증폭기의 모든 입력을 접지하고 각각 출력을 측정하여 제출한다. 이 결과를 이용하여 offset voltage를 계산하여 제출한다.

    위 그림처럼 회로를 구성하였다.

    참고자료

    · 없음
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    • 1. Op Amp Offset Voltage 측정
      Op Amp의 오프셋 전압 측정은 정밀한 아날로그 회로 설계에서 매우 중요한 작업입니다. 오프셋 전압은 입력이 0V일 때 출력에 나타나는 오류 전압으로, 이를 정확히 측정하기 위해서는 고임피던스 멀티미터와 안정적인 전원 공급이 필수적입니다. 측정 시 온도 변화와 시간에 따른 드리프트를 고려해야 하며, 여러 번의 반복 측정을 통해 평균값을 구하는 것이 좋습니다. 특히 저잡음 환경에서 측정하고 충분한 안정화 시간을 확보하는 것이 정확한 결과를 얻는 핵심입니다.
    • 2. Slew Rate 측정 및 분석
      Slew Rate는 Op Amp의 출력이 변할 수 있는 최대 속도를 나타내며, 고속 신호 처리 응용에서 중요한 성능 지표입니다. 측정을 위해서는 스텝 입력을 인가하고 출력의 상승 및 하강 시간을 정확히 측정해야 합니다. 오실로스코프의 대역폭과 프로브의 특성이 측정 결과에 영향을 미치므로 주의가 필요합니다. Slew Rate 제한은 고주파 신호에서 왜곡을 유발할 수 있으므로, 설계 단계에서 충분한 여유를 고려하여 Op Amp를 선택하는 것이 중요합니다.
    • 3. Miller Integrator Circuit 설계
      Miller Integrator는 Op Amp의 피드백 경로에 커패시터를 배치한 회로로, 정확한 적분 동작을 수행합니다. 설계 시 피드백 커패시터의 값과 입력 저항을 신중히 선택하여 원하는 적분 상수를 결정해야 합니다. 실제 구현에서는 Op Amp의 유한한 이득과 오프셋 전압으로 인한 오류를 최소화하기 위해 리셋 스위치와 보정 회로를 추가하는 것이 일반적입니다. 또한 고주파 노이즈를 제거하기 위해 입력 저항과 병렬로 작은 커패시터를 연결하는 것이 효과적입니다.
    • 4. Offset Voltage 조정 및 최소화
      Op Amp의 오프셋 전압을 조정하고 최소화하는 것은 정밀 측정 및 신호 처리 회로에서 필수적입니다. 많은 Op Amp는 오프셋 조정 핀을 제공하여 외부 포텐셜미터를 통해 영점 조정이 가능합니다. 효과적인 최소화를 위해서는 회로의 온도 계수를 고려하고, 입력 임피던스 불균형을 최소화하며, 고품질의 부품을 사용해야 합니다. 또한 정기적인 재조정과 온도 변화에 따른 드리프트 모니터링이 장기적인 성능 유지에 중요합니다.
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