해피레포트 - [전자, 전자회로실험] OpAmp의 동적 특성

카테고리 : 레포트 > 공학,기술계열 파일이름 :실험9.hwp 문서분량 : 7 page 등록인 : jihyekwon 문서뷰어 : 한글뷰어프로그램 등록/수정일 : 09.06.05 / 09.06.05 구매평가 : 다운로드수 : 5 판매가격 : 1,000 원

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보고서설명
의용전자 실험 보고서입니다~ cad로 돌린 시뮬레이션 결과와 실제 실험한 사진(오실로스코프 등)을 첨부하여 비교 분석 하였습니다. 바로 그대로 제출해도 손색이 없는 자료입니다. [이용대상]

본문일부/목차
1. 사전 지식 1.1. Slew Rate (SR): 계단 입력의 큰 변화에 대한 최대 출력 변화의 비율(단위 시간당 출력 전압의 최대 변화량)이다. slew-rate란 한마디로 말해서 단위시간당 출력전압의 최대변화량을 말한다. 출력전압을 시간에 관한 그래프로 그려본다면 출력전압의 순간 기울기(=시간에 대해 미분한 값)는 무작정 커질 수 있는 것이 아니라 제한이 되어 있다는 뜻이다. 가령 gain이 1인 non-inverter를 op amp로 만들었다고 하면, 만약에 입력전압이 0을 유지하다가 t=0에서 1v로 올라갔을 때 gain이 1이므로 출력 전압도 1v 이어야 한다. 이상적인 op 엠프의 경우 t=0에서 바로 출력전압도 0v에서 1v로 올라가게 되지만 실제의 op 엠프의 경우 slew rate = k라고 하면 출력 전압은 입력 전압을 따라서 동시에 전압이 올라가지 못하고 기울기 k로 경사함수로 1v까지 올라가게 된다. 다른 예로 입력전압이 Vsin(wt)라고 하면 이 입력전압의 시간에 따른 변화율은 Vwcos(wt)가된다. 그러면 최대 변화율이 Vw가 되는데 만일 slew rate가 Vw보다 작으면 출력전압은 Vsin(wt)이 되지 못하고 신호가 왜곡될 것이다. 정리하면 slew rate란 출력전압의 시간에 대한 최대 변화율이며 이는 nonideal한 op 엠프의 특성중 하나이고 입력전압의 크기가 크고 주파수가 높을수록(=변화가 클수록) slew rate에 의하여 op amp의 성능이 제약을 받는다. ※참고 : slew rate가 발생되는 원인 OPAMP라는것은 수많은 TR, FET, 저항, 커패시터등의 집합이다. TR이나 FET 경우도 slew rate 비슷한 개념이 있는데, 방형파를 넣었을때 이 방형파가 얼마나 늦게 출력에 반영되는가를 보게 된다. 위에서 말했듯이 여러개의 TR, FET가 들어있기 때문에 신호를 넣으면 각각의 TR, FET를 거쳐 나오게 된다. 이 때 조금씩 지연되는 시간들이 합쳐져 OPAMP의 slew rate가 되는 것이다. 1.2. 이득과 주파수응답 이상적인 OP-Amp에서와는 달리 실제 OP-Amp는 무한대의 이득과 대역폭을 갖지 않는다. 출력신호의 일부가 OP-Amp의 입력에 피드백 될 때 출력 대 입력의 비율을 폐쇄루프이득(Closed Loop Gain) ACL 이라 하는데 이는 항상 개방루프이득보다는 작게 된다. 개방루프이득의 폐쇄이득에 대한 비를 루프이득 AL 이라 한다. OP-Amp의 중요한 상수로 이득대역폭적 (Gain-Bandwidth Product : GBP) 이 있다.개방루프이득과 주파수의 곱은 곡선상의 어떤 점에서도 일정하게 되어 로 나타난다. 그래프에서는 폐쇄루프 이득곡선과 개방루프 이득곡선이 만나는 점에서의 주파수의 값을 대역폭으로 한다. 실제 설계에 있어서는 주어진 주파수에서 OP-Amp의 실질이득은 개방루프이득의 1/10 ～ 1/20의 값이 되어 왜곡없이 동작할 수 있게 된다. 예로 그림에서 10 Hz에서의 폐쇄루프이득은 개방루프이득이 100 (40dB)이므로 5～10이 된다.

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