OP Amp 를 이용한 함수발생기 설계

OP Amp 를 이용한 함수발생기 설계

2006730063 김희동2007730023 이상현2008730142 강한묵

http://explore.kw.ac.kr/~gmlehd12/



Contents

I. Process of Plan

1. 설계 목적

2. 회로도 설명

3. 설계 과정

II. TSR

1. 회로도 (11/19

2. 스위치 (11/22)

3. 입력전압

(11/24)

III. Evaluation

1. 최종결과물

2. 고찰

3. 역할분담 및 조원 소개

4. 소요부품 및 예산

I. Process of Plan

1. 설계목적

I. Process of plan

OP AmpRC 소자

각종 회로

설계를 통한 실험적 확인

RC 회로의 이해

함수발생기 설계

설계 및 발표 능력 배양

RC 소자와 OP Amp 를 이용 , 함수발생기 설계의 이해

Concept of Plan

I. Process of plan

함수발생기 설계의 주요 사항은

다양한 카테고리 중 세분화하여 비중에 따라 설계의 방향성 제시 – 안정성에 비중

스틸게이스로 제작

소켓을 이용

불필요한 LED 사용을 자제

파형 출력을 위한

Output 단자를 하나로 통합

회로의 간단화

전선이용을 최소화

경제성생산성윤리성

구형파 발진기

회로에는 입력신호가 존재하지 않는다 . 하지만 정귀환을 이용하여 – Vsat 에서 +Vsat 사이를 스윙하는 구형파를 출력할 수 있다 .출력이 + 에 포화에 있다고 가정하면 귀환저항 R7 에 의해 커패시터는 +Vsat를 향해 충전을 하지만 UTP 와 만나기 때문에 결코 + Vsat 에는 도달하지 못하고 출력구형파는 – Vsat 으로 스위치 된다 .

적분기

출력 전압이 선형적으로 증가하거나 감소하는 램프파를 얻는데 사용된다 . ( 적분기에 유효한 입력은 그림 2 와 같은 구형파 펄스이다 .) 펄스가 High 일때 vin=Vin 인 전압이 적분기의 입력으로 인가 된다 .커패시터의 충 , 방전으로 인해 전압이 선형적으로 증가한다 .

555 타이머

555 타이머가 비안정 멀티 바이브레이터로 사용 될 때에는 발진 주파수를 세트시키기 위해 두개의 커패시터가 요구된다 . 회로에서 입력이 High 일때는 트랜지스터는 차단되고 , 커패시터는 전체저항을 통해 충전된다 . 커패시터는 지수함수적으로 전압이 증가하고 , 감소하는 UTP 와 LTP 사이의 전압을 가지고 , 출력은 0 와 Vcc사이를 스윙하는 구형파이다 .

Wien-Bridge

윈브리지는 정현파 발생기에 쓰이며 보통 5Hz~500Khz 의 주파수 범위를 갖는다 . 회로에서 주파수 변경은 두개의 커패시터로 하며 , 변경은 동시에 같은 값으로 바꿀 수 있도록 기계적으로 연결 되어있어야 한다 . 사인파 발진조건은 이득이 3 일 때 깨끗한 정현파를 얻을수 있다 . 원래는 AGC 를 이용해 이득을 조절하지만 여기서는 두개의 다이오드를 이용해 이득을 조절한다 .

반전 증폭기

Input 전압에 대해서 Output 전압은 Rin 과 Rf 의 비율에 따라 결정되고 , Voltage 가 음수라는 건 파형이 반대 (Phase 가 180 도 ) 가 된다 . 파형이 반대가 되기 때문에 반전 증폭기라고 한다 .

Offset 조절

Offset 조절을 하는 것은 원래의 신호에 양극이나 음극의 전압을 더해줌으로써 Background Level 을 거의 0 에 맞추어 주는 것이다 . 이 회로에서는 가변저항 R21 의 양단을 Vcc 와 Vee 에 연결해 줌으로써 입력전압에 양극과 음극의 전압을 더해줄 수 있다 .

설계과정

설계과정

설계과정

II. Trouble Shooting Report

II. Trouble Shooting Re-port

설계과정 시에 도출되었던 문제점들

다양한 측면의 브레인스토밍 (Brain storming) 으로 문제점에 대한 대안을 모색함

성공적인 설계가 되기 위해서는

문제점에 대한 해결책를 포함하는 TSR 전략 수립 필요

개략적인 문제점과 해결방안

스위치 및 출력단 문제

입력전압의 문제

회도로 선택의 문제

각각의 4 개 출력 ->

1 개의 통합 출력단

적분기 2 개 ->

Wien Bridge

선택

파워서플라이 제작 ->

9 볼트 건전지

2010/11/19( 금 )

•Wein-Bridge 의 경우 이득이 3 이 되면 완벽한

정현파를 출력 할 수 있음 .

•이득값을 맞추기 위한 저항값들을 쉽게 구할 수 있었음 .

• 교수님께 조언을 구하였으나 , 적분기 2 개로

완벽한 정현파를 얻기는 어렵다고 하셨음 .

• 주파수조절을 정확히 해야 해서 RC 값들을

재조정할 필요가 생김 .


적분기를 2 개 결선하면 정현가 아닌 2 차함수의

연결로 된 파형이 나타남 .Wein-Bridge 선택으로 해결

[ 문제점 ] [ 해결방안 ]

회로도 문제 ( 변경전 ) Wein-bridge( 변경후 )

2010/11/26( 금 )

•4 개의 출력단을 1 곳으로 모았음 .

•4 개의 단자가 입력이 가능한 스위치를 구매하여

출력단을 1 개로 통합

•추가로 출력단 단자를 기존의 상용 함수발생기와

같은것으로 제작해 이용에 편의성을 고려

•출력단을 4 개로 할 경우 케이스 제작이 복잡해

질 수 있다는 우려

• 케이스 제작의 복잡함은 물로 미관상으로도 좋지

못한 평가를 받을 것이라 예상


출력단을 4 개로 산정해 제작 하려고 했음 출력단 통합


스위치 문제 ( 변경전 ) 통합 출력단 ( 변경후 )

2010/11/26( 금 )

•기존의 방법이라 배제하고 있었지만 설계의 완성도를

높이기 위해 선택함 .

•안정된 직류 전압을 인가할 수 있어 교류를 직류로 바꾼

파워서플라이보다 파형들의 일그러짐이 감소함

•두개의 회로를 제작한다는 부담감이 생김

•트랜스의 권선비가 시뮬레이션에서 사용했던

것과 같은 것을 찾지 못함 .

•대략 비슷한 것으로 제작을 했으나 트랜스포머가

연기를 뿜으며 연소됨 .


파워 서플라이로 15V 를 만들려고 했음 9V 건전지와 소켓으로 해결


입력전압 문제 ( 변경

전 )

건전지로 해결 ( 변경

후 )

III. Evaluation

최종결과물

조원 소개전체적인 설계에 대한 지시 및 감독

회로도 설계 및 시뮬레이션

작품에 대한 아이디어 제공

PPT 제작 및 발표 ( 결과 )

회로도 결선 및 납땜

부품 구입 및 자료 조사

PPT 제작 및 발표 ( 예비 )

조원 소개

홈페이지 제작

부품 구입 및 자료 조사

케이스 설계

조원 소개

날짜 2010/11/22 2010/11/26 2010/11/28

누적예산 49650 76400 85400

부품

III. Evaluation

•인두 10000

•납 4000

•전선 3000

•기판 21000

•타이머 500 x 2

•LED 250 x 5

•흡입기 3000

•지지대 800 x 8

• 스트리퍼 4000

• 변압기 5000

• IC 레귤레이터 500 x 3

• 가변저항 , 커패시터

3000

• 저항 다수 1250

• 노트북 대여 6000

• 스위치 5000

• 케이스 5000

•건전지 1500 x 2

•건전지 소켓 1000

소요예산

내용 ( 기간 ) 역할분담

회로구현 (2010/11/19~22) 조원전체

부품구입 (22~26/11/10) 이상현 , 강한묵

최종 보고서 및 PPT 작성

(2010/11/27)김희동

홈페이지 제작 (2010/11/24~29) 강한묵

최종 마무리 작업 (2010/11/28) 조원 전체

발표 (2010/11/29) 김희동

설계 일정

III. Evaluation

III. Evaluation

고찰

RC

소자

OP

Amp

각종

회로

•기본적인 RC 회로의 여러 가지 특성을 이해 .

•주파수 조절을 R 과 C 값으로 조절 가능 .

• OP Amp 하나로 여러 가지 파형 표현 가능 .

• 입력과 출력을 조절 하는 소자가 OP Amp 와 별개로 연결 .

• 간단한 소자들로 원하는 값 획득 가능 .

• 발진기 , 적분기 , 증폭기 등등 그 외에도 여러 가지 회로가 존재•이론으로 배운 것들보다 더 많은 것을 공부 , 실험 할 가능성이 있음 .

감 사 합 니 다 .

4 조 조원들의 의도좋은 점수를 주면 유혈사태가 일어나지 않을 것입니다 .

감사합니다 바바 예투 예투 울리에 ~

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OP Amp 를 이용한 함수발생기 설계