Lab. 1. I-V Lab. 4. 연산증폭기 Characterist 비 tics of a Dio 비교기 ode 응용 회로 1. 실험목표 연산증폭기를이용한비교기비교기응용회로를이해 응용회로를구성, 측정및평가해서연산증폭기 2. 실험회로 A. 연산증폭기비교기응용회로 (a) 기본비교기
(b) 출력제한 비교기 (c) 슈미트트리거
(d) 포화반파정류회로그림 4.1. 연산증폭기비교기응용회로 3. 실험장비및부품리스트 A. 공통 NI ELVIS II MultiSim ( 혹은 SPICE 와같은회로시뮬레이터 ) PC : NI MultiSim과 ELVIS II 용도 B. BJT 공통이미터증폭기회로 실험 OP-AMP LM741CN: 1 개 Diode: 2N4004 1개 저항 : 1kΩ 2 개, 6.1 kω 2개, 가변저항 10kΩ 1개 4. Pre-Lab( 예비실험 )
A. 기본 이론조사 (1) 연산증폭기를이용한 비교기에 대해서설명하시오. (2) 연산증폭기를이용한 슈미트트리거회로에대해서 설명하시오. (3) 연산증폭기의비교기특성을응용한회로들을조사하고그회로들의기능에대해서간략히설명하시오. B. MultiSim 사용한모의 실험 ( 시뮬레이션 ) (1) 연산증폭기의 비교기회로 연산증폭기비교기회로 ( 그림 4.2) 에서입력전압 (V in ) 과오실로스코프로측정하시오. 출력전압 (V out ) 을 그림 4.2. 연산증폭기 비교기측정회로
- XFG1은함수발생기이고 Offset 0V 다음과같이설정 : 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 2.5Vp, - XSC1 은오실로스코프이고이것을 이용해서 입력전압 (V in ) 과 출력전압 (V out ) 의 그래프를출력하시오. (2) 연산증폭기의 출력제한비교기회로 연산증폭기출력제한비교기회로 ( 그림 4.3) 에서 (V out ) 을오실로스코프로측정하시오. 입력전압 (V in ) 과출력전압 그림 4..3. 연산증폭기출력제한비교기측정회로 - XFG1은함수발생기이고 Offset 0V 다음과같이설정 : 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 2.5Vp, - XSC1 은오실로스코프이고이것을 이용해서 입력전압 (V in ) 과 출력전압 (V out ) 의 그래프를출력하시오.
- V 2 (=V-) 의전압을측정해서그래프에표시하시오. 이값이비교기의기준전압이다. V 2 (=V-) =? (3) 슈미트트리거특성회로 연산증폭기슈미트트리거특성측정회로 ( 그림 4.4) 에서가변저항변화에따른출력전압변화를다음과같은절차에따라서멀티미터로측정하시오. 그림 4.4. 슈미트트리거특성측정회로 - 가변저항 ( 포텐셜미터 ) R v을임의로변화시키면입력전압 V 2 (= =V - ) 이 15V로부터 +15V 까지증가시키는방향을찾을수있다. 이방향으로 V 2 가 15V로부터 +15V까지증가하도록가변저항 R v 를변화시키면출력전압 V 6 (=V out) 이변화가없다가갑자기변화하는순간이나타난다. 그때에입력전압 V 2 을측정하라. 이때에입력전압이 V UTP 이다. V 2 = V UTP = 이론치를계산하고비교하라. - 가변저항 R v 을임의로변화시키면입력전압 V 2 (= V - ) 이 +15V로부터 -15V까지감소시키는방향을찾을수있다. 이방향으로 V 2 가 +15V로부터 -15V 까지감소하도록가변저항 R v 를변화시키면출력전압 V 6 (=V out t) 이변화가없다가갑자기
변화하는순간이나타난다. 그때에입력전압 V 2 을측정하라. 이때에입력전압이 V LTP 이다. V 2 = V LTP = 이론치를계산하고비교하라. - 아래그래프 ( 그림 4.5) 에위에서추출한 V UTP 와 V LTP 값을표시하시오. V sat V out V LTP 0 V UTP -V sat 그림 4.5. 슈미트트리거특성그래프 (4) 연산증폭기의슈미트트리거회로 연산증폭기슈미트트리거회로 ( 그림 4.6) 에서입력전압 (V in ) 과출력전압 (V out ) 을오실로스코프로측정하시오.
그림 4.6. 슈미트트리거측정 회로 - XFG1은함수발생기이고 Offset 0V 다음과같이설정 : 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 2.5Vp, - XSC1 은오실로스코프이고이것을 이용해서 입력전압 (V in ) 과 출력전압 (V out ) 의 그래프를출력하시오. (5) 연산증폭기의 포화반파정류회로 연산증폭기포화반파정류회로 ( 그림 (V out ) 을오실로스코프로측정하시오. 4.7) 에서 입력전압 (V in ) 과출력전압
그림 4.7. 연산증폭기포화반파정류측정회로 - XFG1은함수발생기이고 Offset 0V 다음과같이설정 : 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 0.5Vp, - XSC1 은오실로스코프이고이것을 이용해서 입력전압 (V in ) 과 출력전압 (V out ) 의 그래프를출력하시오. (6) Grapher View 를이용해서위에시뮬레이션한연산증폭기의비교기응용회로들의입, 출력파형에대해서 Excel에 export해서 Excel에서그래프로출력하시오. C. 다음 5. In-Lab( 본실험 ): NI ELVIS II 사용 을참고해서실험절차를간단히요약하시오.
5. In-Lab( 본실험 ): NI ELVIS II 사용 A. DMM 이용한소자값측정 - 부록 A.1 DMM을이용한전압, 전류, 저항, 캐패시턴스, 인덕턴스, 다이오드전압, 단락측정 을참고해서저항, 캐패시턴스를측정하시오. 표 4.1. DMM을이용한저항, 캐패시턴스측정 소자규격측정값 1kΩ 저항 1kΩ 6.1kΩ 가변저항 10kΩ 최대값 = B. 연산증폭기비교기응용회로측정 (1) ELVIS II 를이용해서연산증폭기의비교기회로측정 ELVIS II를이용해서연산증폭기비교기회로 ( 그림 4.2) 에입력전압 (V in ) 과출력전압 (V out ) 을오실로스코프로측정하시오. - XFG1 은함수발생기이고다음과같이설정 : 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 10Vpp, Offset 0V - XSC1은오실로스코프이고이것을이용해서입력전압 (V in ) 과출력전압 (V out ) 의그래프를출력하시오. (2) ELVIS II 를이용해서연산증폭기의출력제한비교기회로측정 ELVIS II를이용해서연산증폭기출력제한비교기회로 ( 그림 4.3) 에입력전압 (V in ) 과출력전압 (V out ) 을오실로스코프로측정하시오.
- XFG1 은함수발생기이고다음과같이설정 : 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 10Vpp, Offset 0V - XSC1은오실로스코프이고이것을이용해서입력전압 (V in ) 과출력전압 (V out ) 의그래프를출력하시오. (3) ELVIS II를이용해서슈미트트리거특성회로측정 ELVIS II를이용해서연산증폭기슈미트트리거특성측정회로 ( 그림 4.4) 에서가변저항변화에따른출력전압변화를다음과같은절차에따라서멀티미터로측정하시오. - 가변저항 ( 포텐셜미터 ) R v 을임의로변화시키면입력전압 V 2 (=V - ) 이 15V로부터 +15V까지증가시키는방향을찾을수있다. 이방향으로 V 2 가 15V로부터 +15V까지증가하도록가변저항 R v 를변화시키면출력전압 V 6 (=V out ) 이변화가없다가갑자기변화하는순간이나타난다. 그때에입력전압 V 2 을측정해서표 4.2에작성하시오. 이때에입력전압이 V UTP 이다. - 가변저항 R v 을임의로변화시키면입력전압 V 2 (=V - ) 이 +15V로부터 -15V까지감소시키는방향을찾을수있다. 이방향으로 V 2 가 +15V로부터 -15V까지감소하도록가변저항 R v 를변화시키면출력전압 V 6 (=V out ) 이변화가없다가갑자기변화하는순간이나타난다. 그때에입력전압 V 2 을측정측정해서표 4.2에작성하시오. 이때에입력전압이 V LTP 이다. 표 4.2. ELVIS II 를이용한슈미트트리거특성측정결과 MultiSim 시뮬레이션 Elvis II 측정값이론값비교 V UTP [V] V LTP [V] - 그림 4.5 그래프에서위에서추출한 V UTP 와 V LTP 값을표시하시오.
(4) ELVIS II 를이용해서슈미트트리거회로측정 ELVIS II를이용해서슈미트트리거회로 ( 그림 4.6) 에입력전압 (V in ) 과출력전압 (V out ) 을오실로스코프로측정하시오. - XFG1 은함수발생기이고다음과같이설정 : 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 10Vpp, Offset 0V - XSC1은오실로스코프이고이것을이용해서입력전압 (V in ) 과출력전압 (V out ) 의그래프를출력하시오. (5) ELVIS II 를이용해서연산증폭기의포화반파정류회로측정 ELVIS II를이용해서연산증폭기포화반파정류회로 ( 그림 4.7) 에입력전압 (V in ) 과출력전압 (V out ) 을오실로스코프로측정하시오. - XFG1 은함수발생기이고다음과같이설정 : 정현파, Frequency 1kHz, Amplitude 2Vpp, Offset 0V - XSC1은오실로스코프이고이것을이용해서입력전압 (V in ) 과출력전압 (V out ) 의그래프를출력하시오. (6) 연산증폭기의비교기응용회로들의입, 출력파형을 log 해서얻은데이터를 Excel에서불러서그래프로출력하시오. 6. Post-Lab( 실험후과정 ) 1. Pre-Lab(4 절 ) 에서 MultiSim 으로시뮬레이션한데이터와 In-Lab(5 절 ) 에서 NI ELVIS II 로측정한데이터를비교하시오. 2. Excel 을이용해서시뮬레이션데이터와측정데이터를하나의그래프로그려서비 교하시오.