[한양대 기계공학부] 동역학제어실험 실험9 비반전 증폭기의 주파수 응답특성 A+ 자료

소개글

[한양대 기계공학부] 동역학제어실험 실험9 비반전 증폭기의 주파수 응답특성
에 관한 레포트로 A+ 학점을 받은 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 분석 및 고찰
6. 참고 문헌
7. 사용 코드

본문내용

1. 실험 목적

제어기의 Feedback 을 위해서는 Error 신호를 변환해주는 제어기가 필수적이다. 전통적인 기법으로는 PID (Proportional, Integral, derivative) 제어기가 널리 사용되고 있다. 현대에는 제어기가 디지털 로직 상으로 제어기가 구현되고 있지만, 본 실험에서는 PID 제어기를 아 날로그 상으로 구현하는 방식을 다루게 된다

2. 실험 이론

2-1. 제어기의 동작 원리와 종류

제어기의 목적은 제어를 하고자 하는 시스템(Process) 의 출력값(Output) 을 사용자가 원 하는 값(Setpoint) 과 일치시키는 것이다. 출력 값과 원하는 값의 차이가 오차(Error) 가 되 며, 이것에 Gain 을 곱한 후 다시 시스템에 인가하게 되면, 오차가 0 이 될 때까지 제어기 가 동작하게 된다.

[ 그림 1. P 제어기, I 제어기, D 제어기 ]

위 [그림.1] 에서처럼 시스템의 입력 방법은 오차에 계수를 곱하는 방법(P 제어), 오차의 적분값에 계수를 곱하는 방법(I 제어), 및 오차의 미분 값에 계수를 곱하는 방법(D 제어) 이 있다.

2-2. 비반전 증폭기(Non-inverting amplifier)

[ 그림 2. 비반전 증폭기 ]
위 그림과 같이 비반전 증폭기는 출력전압의 일부를 반전 입력에 되돌려주는 형태를 가지 고 있다. 이때, 입력단자 (+) 와 (-) 에 흘러들어가는 전류는 0이고 V+ 와 V- 의 전압은 같 다. 이를 정리하면 이고 과 에 흐르는 전류(I) 는 같음을 의미한다. 따라서 옴의 법칙을 이용하여 와 을 나타내보면 다음과 같다.

연산 증폭기의 높은 전압이득과 비교적 크지않은 출력전압이 존재한다고 가정하고, G 만 큼 전압을 증폭시킨다고 할때 증폭이득 G 는 다음과 같이 계산된다.

따라서 실험에서의 이론적인 증폭이득은 위와 같이 계산된다.

참고 자료

Op-amp Datasheet
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm358.pdf?ts=1668400531197
Op AMP 의 풀스윙
https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchReport.do?cn=KAR2005018230&dbt=RESEAT#chatclose
Slew Rate
https://www.rohm.co.kr/electronics-basics/opamps/op_what5