연세대 23-2 기초아날로그실험 A+4주차 결과보고서

소개글

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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.

참고 자료

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