이번 포스팅에서는 계측용 증폭기(Instrumentation Amplifier)라고 불리는 회로를 구현해보고 지난 시간에 설계하였던 차동 증폭기와 비교를 해보도록 하겠습니다. 계측용 증폭기도 차동 증폭기와 같이 두 입력 신호간의 차이를 출력하는 기능을 하지만, 차동 증폭기에 비해 가지는 장점이 크기 때문에 계측용 증폭기를 많이 사용합니다. 실험에 앞서 배경 지식부터 알아보고 계측용 증폭기와 차동 증폭기를 비교해보도록 하겠습니다. 실험이론 ■ Instrumentation Amplifier 계측용 증폭기의 회로도는 위와 같이 나타낼 수 있습니다. 다음으로 계측용 증폭기에서의 출력 전압의 식을 한 번 유도해보겠습니다. 식을 유도할 때에는 Op-Amp는 Ideal한 Op-Amp라고 가정하겠습니다. 회로를 입력 ..

지난 포스팅에서 공부했던 내용을 토대로 PSpice를 이용하여 Simulation 해보도록 하겠습니다. 실험에 대한 배경 지식은 아래의 글을 참고해주시기 바랍니다. [회로 설계/전자 회로 설계] - [전자 회로 실험] #3-(1). Op-Amp : 가산기, 차동증폭기 설계하기 사전 실험 1. 실험에 사용할 741 Operational Amplifier에 대한 Data Sheet를 구하시오. Op-Amp에 대한 모델은 여러개가 있지만 저는 ua741 소자에 대한 Data Sheet를 찾았습니다. ua741에 대한 Data Sheetua741에 대한 Data Sheetua741에 대한 Data Sheet 다른 소자에 대한 Data Sheet도 구글에 검색하시면 쉽게 찾으실 수 있습니다. [2-1] 3개의 입..

본 실험은 Operational Amplifier (Op-Amp) 소자에 대한 특성을 이해하고 해당 소자를 활용하여 Add, Subtract를 하는 가산기와 차동증폭기 회로를 설계하는 것을 목적으로 합니다. 실험에 앞서 실험에 필요한 배경지식에 대해서 먼저 알아보겠습니다. 실험이론 ■ Op - Amp 다음은 Op-Amp의 기호를 나타낸 것입니다. (+) 입력단과 (-) 입력단이 존재하는것을 확인할 수 있습니다. Op-Amp는 두 입력 단자의 전압의 차를 증폭시키는 소자이며, 해당 특성을 수식으로 나타내면 $$ V_{out} = A(V^+ - V^-) $$ 로 나타낼 수 있습니다. 만약 입력을 (+) 단자로 인가하게 되면 출력은 (+) 부호를 가지며 증폭이 되고 같은 위상의 신호가 출력이 됩니다. 입력을 ..

RLC 회로 설계에 대한 배경 지식은 이전의 포스팅을 참고해주시기 바랍니다. [회로 설계/전자 회로 설계] - [전자 회로 실험] #2-(1). RLC 회로 설계하기 (RLC 필터) 사전 실험 앞서 설명한 실험에 대한 배경 지식을 가지고 PSpice를 이용하여 이번 실험의 결과값을 예측해보도록 하겠습니다. [1-1] 위와 같은 RLC 회로에 대해서 사각파 입력 \( V_{in} \)이 인가되었을 때, Underdamping이 되는 회로의 조건과 출력 신호의 파형을 구하시오. 앞선 배경지식에서 알아보았듯이 RLC 회로에 대한 미분 방정식을 풀면 3가지 경우가 나옵니다. 이때 감쇠계수 \( \alpha \) 가 공진 주파수보다 작을 경우에 Underdamped 가 됩니다. 즉, $$ \frac{R}{2} \..

본 실험에서는 직렬 RLC 회로를 설계해보고 RLC 회로에서 Overdamping과 Underdamping이 되는 조건을 알아보겠습니다. 또한, 직렬 RLC 회로의 전달함수를 구하고 전달함수의 주파수에 따른 위상과 크기 특성도 같이 알아보겠습니다. RLC 실험을 들어가기에 앞서 관련 개념부터 살펴보겠습니다. 실험이론■ Inductor Inductor는 저항과 Capacitor와 더불어 회로 이론을 구성하는 3대 소자 중 하나 입니다. Inductor는 전류의 자기 작용을 하게 만드는 소자로, Inductor에 흐르는 전류의 양이 변할 때, 전류의 변화량에 비례하는 전압을 유도합니다. 이러한 특징을 이용하여 전동기의 모터와 같은 곳에 이용되며, 전압의 급격한 변화를 막는 역할을 합니다. Inductor의 ..

지난 시간에 진행하였던 RC 회로 실험의 결과에 대한 포스팅을 마무리 짓지 못해서 이번 시간에 마무리 지어보도록 하겠습니다. 지난 포스팅에서는 RC 회로를 설계하기 위한 이론적인 지식과 RC 회로의 차단 주파수를 설정하여 직접 측정해보는 실험을 하였습니다. 이번 시간에는 RC 회로에서 주파수에 대한 크기 응답과 주파수에 대한 위상 응답을 측정해보겠습니다. 이번에 다룰 주제가 RC 회로 실험에서 가장 핵심적인 부분이니 실험을 하면서 주의 깊게 살펴보시길 바랍니다. RC 회로 실험의 이론적인 지식과 차단 주파수 설계와 관련된 포스팅을 보지 못하신 분들은 아래 링크를 참조하시면 됩니다! [RC 회로의 이론 배경] [회로 설계/전자 회로 설계] - [전자 회로 실험] #1-(1). RC 회로 설계하기 (RC 필..

이번 시간에는 지난 시간에 설계했던 RC 회로를 직접 구현해보고, 이에 대한 실험의 결과를 정리해보도록 하겠습니다. 실험과 관련된 이론은 지난 RC 회로 설계하기의 포스팅을 참고하시면 되겠습니다. [회로 설계/전자 회로 설계] - [전자 회로 실험] #1-(1). RC 회로 설계하기 (RC 필터) 예비 실험 실험 결과 지난 시간에 사전에 설계하여 Simulation 한 결과와 실제의 실험 결과가 얼마나 일치하는지 비교해보도록 하겠습니다. [1-1] \( w_{-3dB} = 1 \rm{M} \)가 되도록 위와 같은 RC 회로를 만들고 입력 \( V_{in}(t) \)에 펄스파를 인가하고 출력파형을 측정하시오. 먼저 지난 시간에 공부하였던 RC 회로의 이론을 바탕으로 차단 주파수가 1M가 되도록 RC 회로를..

이번 시간에는 RC 회로를 설계해보고 RC 회로의 시간 응답, 주파수 크기 및 위상 응답에 대해서 알아보도록 하겠습니다. RC 회로는 이름에서 알 수 있듯이 저항과 Capacitor로 구성되어 있는 회로를 말합니다. RC 회로는 주로 필터를 제작할 때 많이 이용되는 회로 중 하나로 회로 시간에 배우는 회로 중 기초이면서도 중요한 회로입니다. 이때, 회로의 저항 값 R과 Capacitor의 C 값을 조절하여 회로의 특성을 조절할 수 있기 때문에 소자의 선택도 중요합니다. RC 회로를 설계하기 전에 RC 회로에 대한 배경 설명을 먼저 하고 설계를 해보도록 하겠습니다. 실험 이론 ■ Capacitor Capacitor는 저항과 Inductor와 더불어 회로 이론을 구성하는 3대 소자 중 하나입니다. Capac..

이번 시간에는 앞으로의 초고주파공학 실험을 하기에 앞서 전송선로 이론에 대해서 간략하게 살펴보려고 합니다. 지난 시간에 고주파 대역에서 신호를 사용하려면 회로를 제작하는데 여러 가지 문제점을 고려해주어야 한다고 했습니다. 회로 제작시에 가장 중요하게 생각해야 할 요소 중 하나가 임피던스 매칭(Impedance Matching) 입니다. 임피던스 매칭을 해주지 않으면 반사파가 생기게 되고, 원하는 신호를 전달하지 못하기 때문입니다. 그런데 고주파에서는 왜 이러한 문제가 생기고, 임피던스 매칭은 무엇이고, 반사파는 왜 생기는 걸까요? 이와 같은 물음에 답하기 위해 이번 글에서는 1) 고주파 대역에서는 기존의 회로와는 어떠한 다른 점이 있는지, 2) 전송선로 이론은 무엇인지, 3) 특성임피던스란 무엇인지, 4..

안녕하세요. 이번 카테고리의 주제는 초고주파공학 설계 실험과 관련하여 배운 내용을 포스팅해보려고 합니다. 이번 글에서는 초고주파공학 설계 실험이 어떤 과목인지, 그리고 앞으로 무슨 내용을 포스팅할 것인지에 대해 간단하게 소개하겠습니다. 초고주파공학 설계 실험은 말 그대로 신호의 주파수가 높은 상황에서 회로를 어떻게 제작할 것인가에 대한 과목입니다. 전기회로 실험과 전자회로 실험에서는 주로 수 KHz ~ 수 MHz 정도에서 주파수를 사용했지만, 초고주파공학 설계에서는 주로 GHz 범위의 주파수를 사용하게 됩니다. 기존에 사용하던 주파수에서 더 높은 주파수를 사용하게 되면 회로에서는 많은 문제점이 발생하게 됩니다. 가장 중요한 문제중 하나가 회로의 임피던스를 매칭(Impedance Matching)을 해주어..