통신공학실습 예비레포트 - 실험09-Frequency to Voltage Converter

목차

1. Introduction (실험에 대한 소개) - 1 -
가. Purpose of this Lab - 1 -
나. Essential Backgrounds (Required theory) for this Lab - 1 -

2. Materials & Methods (실험 장비 및 재료와 실험 방법) - 3 -
가. Experimental data to obtain and Order of experiment - 3 -
나. Materials (Equipment, Devices) of this Lab - 5 -

3. Supposed Data and Results of this Lab (예상 실험 결과) - 6 -
가. Pre-Lab 1. - 6 -
나. Pre-Lab 2. - 9 -
다. Pre-Lab 3. - 10 -

4. Matters that require attentions (주의 사항) - 10 -
가. Attentions to manipulate equipment - 10 -
나. Cause of suppose error & Effort for reducing error - 11 -

5. Reference (참고문헌) - 12 -

본문내용

1. Introduction (실험에 대한 소개)
가. Purpose of this Lab
주파수-전압 변환기의 구조와 동작 방법을 이해하고, LM2907을 이용해 회로를 설계한 뒤 검증한다.

나. Essential Backgrounds (Required theory) for this Lab
(1) OP Amp
(가) What is OP Amp?

그림 1 – OP Amp (ua741)
OP Amp중에 가장 많이 사용하는 ua741모델은 기본적으로 두 개의 입력과 하나의 출력으로 이루어져 있다. 그리고 추가적으로 OP Amp에 전압을 넣어줄 2개의 핀과, Offset을 조절해주기 위한 2개의 핀으로 총 7개의 핀으로 이루어져 있다. 그리고 2개의 input의 전압차를 이용해 그 신호를 증폭시켜 출력으로 내보내는 Amplifier이다.

(나) OP Amp in Closed-Loop Gain
OP Amp가 ideal하다면 그림2에서 A=∞이 되고, V_out=A(V_+-V_-) 이 된다.

그림 2 – Ideal OP Amp
우리는 OP Amp의 output을 다시 V_-input에 넣어주는 Negative Feedback을 하고 이를 Closed-Loop라고 한다. 그리고 이 Closed-Loop에서는 두가지 Gain을 얻을 수 있다. Inverting과 Non-inverting으로 회로를 설계하였나 에 따라 Gain이 달라진다. Ideal한 상황일 때 V_out=A(V_+-V_-)이 식에서 V_out이 특정한 값이 나오는데 A=∞이므로 V_+-V_-=0이되어 Virtual short 상태가 된다. 하지만 현실에선 A가 유한한 값을 가지므로 Voltage offset이 존재하고, input bias current가 있기 때문에 결과가 달라질 수 있다는 점을 알아야 한다.

그럼 finite 상황에서의 Inverting Closed-Loop를 보면 그림3과 같다. Inverting Closed-Loop에서는 V_in이 V_-input에 들어감을 알 수 있다. 그림3 회로에서 V_out을 구하면 아래의 식과 같다.

참고 자료

최진호, “주파수-아날로그 전압 변환 회로의 설계”, 『한국해양정보통신학회논문지』, 제15권 5호, 한국해양정보통신학회, 2011, p.1120.
Sedra, 『Microelectronic Circuit 7th』, OXFORD(2016), pp. 95~116.
“정보통신기술용어해설" http://www.ktword.co.kr/index.php