① 함수발생기함수발생기는 그 명칭과 같이 여러 가지 형태의 함수를 발생시키고 이를 전압 형태로 Output 단자를 통해 출력하는 장치이다. 함수발생기가 발생시킬 수 있는 함수는 sine, square, ramp, pulse 등이 있다.② 오실로스코프오실로스코프(oscilloscope)는 진동(Oscillation)과 보는 기기(Scope)가 합쳐져 만들어진 합성 어로, 시간에 따른 입력 전압의 변화를 화면에 출력하는 장치이다. 즉, 시간에 따라 변화하 는 신호를 주기적이고 반복적인 하나의 전압 형태로 파악할 수 있다. 일반적으로 전자적 신 호의 특정 파형 관찰에 쓰이며 사용자가 눈으로 신호를 파악할 수 있도록 시간과 전압에 따 른 눈금이 표시되어 있어 스케일 조정을 통해 값을 읽을 수 있다. 따라서 파형의 전압 최소· 최대치, 펄스 간의 시간, 주기적 신호의 빈도, 관련 신호 간의 시차 등을 분석할 수 있게 한 다.초기에는 아날로그 방식으로 처리하여 음극선관에 표시하는 방식이었으나 디지털 방식의 발 전에 따라 디지털 오실로스코프를 주로 사용한다. 디지털 오실로스코프는 신호를 ADC를 사 용하여 디지털로 변환하여 메모리에 저장하고, CPU을 통해 신호처리를 하여 연결하는 방식 으로 표시하며 표시 방식은 TFT-LCD를 주로 사용한다. 아날로그 방식은 수집된 신호를 저 장하기 어렵고, 단발성 신호 포착이 어려운 반면 디지털 방식은 비교적 긴 시간의 신호를 저장하기 쉽고, CRT에 비해 LCD가 크기가 작아 오실로스코프의 전체 크기가 상대적으로 작 아지므로 취급이 용이하다는 장점이 있다. 멀티미터와 비교하였을 때 장점 또한 존재한다.멀티미터는 전압, 전류, 저항 등의 특징적 신호의 크기만을 표시하는 반면, 오실로스코프는 신호의 시간적 변화에 따른 신호모양의 표시가 가능하므로 사용자에게 있어 보다 많은 정보 를 제공한다.
Active band-pass 필터는 특정 주파수 신호를 통과시키는 회로이다. 이론적으로 센 터 주파수는 수식 6과 같이 나타낸다. 즉 센터 주파수의 이론 값은 5.03KHz이다. 센 터 주파수의 실험 값은 5.02KHz로 나타났으며 이는 무시가능한 정도의 오차가 발생 하였다고 볼 수 있다. 이론적으로 이득 값은 센터 주파수에 도달할 때까지 증가하 다가 센터 주파수에서 가장 높은 이득 값을 얻고 그 이후부터는 감소한다. 실험 값 을 분석해보면 이론적 센터 주파수인 5.03KHz에서 0.909807로 가장 큰 값이 나타 나고 그 이후로 계속 작아지는 경향이 나타나는 것을 확인할 수 있다. Pspice 상에 서 axis-y 설정에서 log로 변경하면 이득 dB값의 보드 선도와 유사한 그래프가 나 타난다.deal opamp 그래프와 실제 그래프는 유사하게 나타나지만 high frequency에서 차 이가 발생한 것을 확인할 수 있다. 이는 높은 주파수 영역에서 실제 op amp는 ideal opamp와는 다르게 행동한다는 것을 알려준다.active band-reject 필터는 특정 주파수 신호를 통과시키지 않는 특성을 가진다. 이 론적으로 이 회로의 센터 주파수는 수식 10에 의해 1.59KHz로 나타난다.
① Voltage Follower위의 voltage follower 회로는 출력 전압 신호와 입력 전압 신호가 항상 같다. 이 회로 는 다른 어떠한 회로에 부하 저항을 연결한 경우, 부하 저항이 미치는 영향을 최소화하 기 위해 사용된다.위와 같은 rc low-pass 필터회로에는 부하저항..<중 략>위의 Buffered RC low-pass 필터처럼 low-pass 필터와 부하 저항 사이에 voltage follower를 연결하면 low-pass 필터의 출력과 부하 저항 양단에 전압은 항상 같게 된다. 따라서 Op amp 입력 단자에는 전류가 흐르지 않기 때문에 부항이 저항이 low-pass 필 터에 끼치는 영향을 없도록 할 수 있다.② Integrator위의 Integrator회로는 op amp를 이용하여 만든 적분기 회로이다. 위의 회로에서 전류 는 입력 전압..<중 략>수식 2를 통해 위의 회로의 출력 전압은 입력 전압의 적분에 비례한다는 것을 알 수 있 다. 이 회로는 입력 신호를 끊임없이 적분한 값을 출력하기 때문에 작은 값의 입력이라 도 입력 전압이 지속적으로 인가되면 출력전압은 계속 증가하거나 감소하는 특성을 보 인다.
OP Amp는 연산증폭기로서 여러 개의 트랜지스터로 구성된 차동 선형 증폭기이다. 실제 OP Amp의 이득은 상당히 크지만 그 값은 유한하며 인가한 전압보다 더 큰 출력 전압은 나올 수 없다. 또한 실제 OP Amp에서의 전압 이득은 단순한 상수가 아니고 주파수와 상관 관계를 가진다.- Inverting Amplifier아래의 그림은 op amp를 통해 구성한 inverting amplifier 회로이다. 위의 회로에서 op amp의 + 단자는 접지되어 있다. Op amp에서 + 단자와 – 단자 는 같은 전압을 유지하기 때문에 + 단자와 – 단자는 그라운드 전압 0V를 유지하고 있다. op amp로 흘러 들어가는 전류는 0이다. 따라서 저항에 흐르는 전류는 수식 1 과 같이 나타낼 수 있다.<중 략>- Non-inverting Amplifier위의 회로는 non-inverting amplifier 회로이다. inverting amplifier에서와 달리 신호 입력 단자와 그라운드로 연결된 단자가 반대로 연결되어 있다. Op amp에서는 + 단자와 – 단자가 같은 전압을 유지하고 op amp로 흘러 들어가는 전류는 0이다. 따라서 수식 3을 얻을 수 있다.
① 이상적 연산 증폭기 (Ideal Operational Amplifier)연산 증폭기는 집적회로(IC) 칩으로, 여러 트랜지스터, 저항으로 구성된 하나의 작은 패키지 형태이며 5개 이상의 단자가 있어서 외부 회로에 연결이 가능하다. 출력 단 자 이외에도 입력 단자와 기타 제어용 단자가 있다. 대부분 IC는 여러 개의 연산 증 폭기를 포함하며 가산, 적분, 미분과 같은 수학적 연산을 수행하는 회로에 사용된다. 비디오, 오디오 증폭기, 발전기 등에 사용되며 OP amp의 심볼은 다음과 같다.위 그림을 통해 입력 단자가 +, - 2개로 이루어져 있고, 출력 단자는 두 입력 단자 의 전압의 차이를 증폭한 전압이 출력된다는 것을 알 수 있다. 이에 대한 식을 세 우면..<중 략>② 실제 연산 증폭기 (Real Operational Amplifier)실제 연산 증폭기라고 해서 이상적인 연산 증폭기와 큰 차이점이 있는 것은 아니다. 실제 연산 증폭기는 이상적인 연산 증폭기와 비슷한 특성을 가지고 있기 때문에 회 로를 해석함에 있어서 실제 연산 증폭기를 이상적인 연산 증폭기로 가정하고 해석 하는 경우도 많다. 이상적인 연산 증폭기에서는 전압 Gain값이 +∞이거나 -∞였지만 실제 연산 증폭기의 경우, 전압 Gain값이 상당히 크지만 무한한 값이 아니라 유한 하다는 차이점이 있다. 마찬가지로 입력 저항도 무한대가 아닌 상당히 큰 값을 가 지고 있다고 볼 수 있다. 따라서 입력 단자에 전류가 흐르지 않다고 볼 수 없지만 매우 작은 전류가 흐르기 때문에 이 전류를 무시하는 경우가 많다. 출력 저항 값 또한 0은 아니지만 매우 작은 저항 값을 가지고 있기에 이를 무시할 수 있는 경우 가 많다. 아래의 그림은 OP amp의 등가 회로이다