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연세대 23-2 기초아날로그실험 A+4주차 결과보고서

"연세대 23-2 기초아날로그실험 A+4주차 결과보고서"에 대한 내용입니다.
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최초등록일 2024.01.27 최종저작일 2023.10
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연세대 23-2 기초아날로그실험 A+4주차 결과보고서
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    • 📚 전자회로 실험의 상세한 과정과 결과 분석 제공
    • 🔬 Op-amp 회로의 이론과 실제 측정값 비교 설명
    • 💡 실험 과정에서 발생하는 오차와 노이즈 원인 상세 분석

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    소개

    "연세대 23-2 기초아날로그실험 A+4주차 결과보고서"에 대한 내용입니다.

    목차

    1. [실험 1] Inverting amplifier
    2. [실험2] Non―Inverting Amplifier
    3. [실험3] Differential Amplifier
    4. [실험4] Integrator
    5. [실험5] Differentiator
    6. [실험6] Wheatstone Bridge

    본문내용

    실제 OP-Amp의 경우는 그림과 같이 특정 주파수까지는 출력전압의 값이 거의 일정하게 유지되다가 특정 주파수를 넘어갈 때 왜곡현상이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 즉 실제 Op-amp는 특정 주파수 이전에는 이상적인 Op-amp와 유사한 기능을 한다는 것을 알 수 있다. 그러나 저주파수라 하더라도 실제 Op-amp와 이론 Op-amp는 분명히 차이가 있다. 물론 오차의 또 다른 원인으로는 저항 자체가 가지고 있는 ±5%의 오차 가능성도 있을 것이지만 근본적인 오차는 실제 기기의 작동과 이상적인 기기의 작동 차이일 것이다.
    그림1에서 KVL과 KCL을 이용해 출력전압과 입력전압, 저항 사이의 관계를 구하면..

    <중 략>

    출력전압을 구한 식과 동일하게 된다. 즉, 이상적인 Op-amp를 사용하지 않았음에도 이상적인 Op-amp의 출력전압을 구하는 식을 사용했기 때문에 오차가 발생한 것이다. 또 이상적 Op-amp에서는 input resistance가 무한대의 값을 가져야 하지만 이번 측정에서는 20kΩ을 사용했다. 상대적으로 큰 input resistance를 사용했지만 무한대의 저항과는 분명한 차이가 있다.
    이상적인 Op-amp에 적용되는 식을 사용해 이론값과 측정값을 구했기 때문에 그 사이에서 생기는 실제 작동과 이상적 작동의 차이는 이 실험에서의 근본적 오차의 원인이 된다. 물론 모든 전자회로에서는 노이즈에 의한 오차가 존재한다. 이번 실험의 경우 상대적으로 출력전압의 값이 크기 때문에 노이즈에 의해 발생하는 오차가 적을 것이다.

    <중 략>

    이 실험의 주된 오차의 원인으로는 저항 자체의 오차나 온도같은 실험실의 환경도 될 수 있지만 이는 출력 전압의 노이즈 때문이라고 추정된다. 상대적으로 노이즈는 작은 전압 값이 진동하는 것이기 때문에 출력전압이 작을 때 노이즈의 영향에 예민하게 반응할 수 밖에 없다. 다른 저항을 연결했을 때의 오차의 주된 원인은 Inverting amplifier실험과 맥락을 같이 한다.

    참고자료

    · 2023-2_4주차 “Op-amp 회로 이해 및 실험”
    · 도랑이, 네이버 블로그, “전자회로(4)-반전증폭기(Inverting Amplifier)”,
    · https://blog.naver.com/acruxdy/221972103119
    · 킹상균, 네이버 블로그, “Chapter 2-5. 적분기와
    · 미분기”https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=sanggyun23&logNo=222253743828

  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. Inverting Amplifier
      The inverting amplifier is a fundamental circuit in analog electronics that plays a crucial role in various applications. It is characterized by its ability to amplify an input signal while simultaneously inverting its polarity. This circuit configuration is widely used in operational amplifier (op-amp) based designs, where it provides a convenient way to achieve signal inversion and amplification. One of the key advantages of the inverting amplifier is its simplicity and ease of implementation. By connecting the input signal to the inverting terminal of the op-amp and using a feedback resistor to set the gain, the circuit can be easily designed to meet specific amplification requirements. This flexibility makes the inverting amplifier a versatile tool in analog signal processing, where it can be used for tasks such as signal conditioning, filtering, and signal mixing. Another important aspect of the inverting amplifier is its high input impedance, which allows it to effectively isolate the input signal from the rest of the circuit. This property is particularly useful in applications where the input signal needs to be preserved without loading or distorting it. Additionally, the inverting amplifier's ability to provide a virtual ground at the inverting input terminal makes it a valuable component in various analog circuit topologies, such as active filters and instrumentation amplifiers. Overall, the inverting amplifier is a fundamental building block in analog electronics, offering a simple and effective way to amplify and invert signals. Its widespread use in a variety of applications, from audio processing to industrial control systems, underscores its importance in the field of analog circuit design.
    • 2. Non-Inverting Amplifier
      The non-inverting amplifier is another essential circuit in analog electronics, complementing the inverting amplifier in its functionality and applications. Unlike the inverting amplifier, the non-inverting amplifier amplifies the input signal without inverting its polarity, making it a valuable tool in various signal processing and control systems. One of the key advantages of the non-inverting amplifier is its high input impedance, which allows it to effectively isolate the input signal from the rest of the circuit. This property is particularly useful in applications where the input signal needs to be preserved without loading or distorting it. Additionally, the non-inverting amplifier's ability to provide a high-impedance input stage makes it a popular choice for buffering and impedance matching in analog circuits. Another important aspect of the non-inverting amplifier is its ease of implementation and versatility. By connecting the input signal to the non-inverting terminal of the op-amp and using a feedback resistor to set the gain, the circuit can be easily designed to meet specific amplification requirements. This flexibility makes the non-inverting amplifier a valuable tool in a wide range of applications, from audio processing to industrial control systems. Furthermore, the non-inverting amplifier's ability to provide a stable and consistent gain, regardless of the input signal's polarity, makes it a reliable choice for applications where signal inversion is not desired. This property is particularly useful in situations where the input signal may fluctuate in both positive and negative directions, and the output needs to maintain the same polarity as the input. Overall, the non-inverting amplifier is a fundamental building block in analog electronics, offering a simple and effective way to amplify signals without inverting their polarity. Its widespread use in a variety of applications, from instrumentation to power electronics, underscores its importance in the field of analog circuit design.
    • 3. Differential Amplifier
      The differential amplifier is a crucial circuit in analog electronics, known for its ability to amplify the difference between two input signals while rejecting common-mode signals. This unique feature makes the differential amplifier a valuable tool in a wide range of applications, from instrumentation and measurement systems to communication and control circuits. One of the key advantages of the differential amplifier is its high common-mode rejection ratio (CMRR), which allows it to effectively suppress unwanted signals that are common to both input terminals. This property is particularly useful in applications where the input signals are susceptible to noise, interference, or other common-mode disturbances, such as in medical instrumentation, industrial control systems, and audio processing. Another important aspect of the differential amplifier is its ability to provide high input impedance and low output impedance, making it an ideal choice for buffering and impedance matching in analog circuits. This feature allows the differential amplifier to effectively isolate the input signals from the rest of the circuit, ensuring that the input signals

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      실험 내용이 매우 상세하고 이론적 배경과 실험 결과의 비교 분석이 잘 이루어져 있다. 실험 과정과 결과에 대한 깊이 있는 이해를 보여주고 있다.

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