Multiple voltage comparator 설계제작 및 측정 7조 : 김명근 함경곤
목 차 실험 목적 전압 비교기 원리 실험 예상 결과
실험 목적 Voltage comparator 회로를 2개 설계한다. 각각의 동작 특성을 확인 후 두 개의 회로를 결합하여 특성을 실험한다. 한 개의 입력 신호와 두 개의 reference를 사용하여 비교 실험한다. 입력에 따라 두 개의 comparator가 다른 출력을 실험 및 특성을 이해한다. Reference 전압을 바꾸어 가면서 Comparator의 동작 특성을 이해한다.
전압 비교기 원리 1. 전압 비교기 두 개의 전압 레벨을 비교하기 위해 사용되는 소자이다. 비교기의 출력은 두 입력 중 어느 것이 더 큰가를 나타내므로 기본적으로 스위칭소자이며, 한 입력이 더 클 때는 높은 출력을 발생시키고, 다른 입력이 더 클 때는 낮은 출력으로 스위칭 시킨다. 연산증폭기에 개루프(궤환없는)로 동작시키고, 두 전압을 비교하기 위해 반전 및 비반전 입력단에 연결하면 전압비교기로 사용 될 수 있다.
원 리(계속) 이는 매우 높은 개방 이득을 가지고 있기 때문에, 증폭기의 출력은 입력 레벨사용에 매우 작은 차이가 있을때, 증폭기의 출력은 양 또는 음의 전압 한계 중 하나에 도달한다. 예를 들면, 만약(+) 입력전압이 (-)입력 전압보다 약간 더 크다면, 증폭기는 매우 빠르게 최고 양의 출력으로 전환하고, (-)입력전압이 (+)입력전압보다 약간 더 크다면, 증폭기는 그것의 최고의 음의 출력으로 전환한다.
원 리(계속) (a) 개루프 동작의 전압비교기 (b) 전압비교기의 전압 특성 ※ 차동입력 전압 에 대한 출력전압을 나타내는 전달 특성인 것을 나타내었다. 출력은 가 0을 통과할 때 전환된다는 것을 알 수 있다.
원 리(계속) < 전압비교기의 출력 상태 > 비반전입력이 10V의 사인파이고 +6V DC 전압원이 반전입력단자에 연결되었을 때의 출력 파형을 나타낸다. 비교기의 출력은 ±15V 사이를 전환된다면 출력은 사인파가 +6V를 통과할 때마다 +15V로 전환된다. 이 시점에서 =(6V) - (6V) = 0V이기 때문에 출력은 > 0인 동안 “high"로, 즉 > 6V로 유지하고, 가 6V 아래로 떨어질 때 비교기의 출력은 -15V로 전환된다.
원 리(계속) (b) 비반전 비교기 (a) 반전 비교기
실험 예상 결과 실험1 V1, V3 : 정현파 10V, 주기 1kHz V2, V4 : +15V R1 = 10kΩ, R2 = 100Ω C1,C2 = 4.7uF
실험 예상 결과(계속) 실험 2 예상 결과 (pspice)
실험 예상 결과(계속) 실험 3 V1 : 정현파 10V, 주기 1kHz V3 : 정현파 10V, 주기 2kHz V3 : +15V , C1 = 4.7uF R1 = 3.3kΩ, R2 = 3.3kΩ
실험 예상 결과(계속) 실험 4 예상 결과 V3 : 15v (pspice)
실험 예상 결과(계속) 실험 5 예상 결과 - V3 : 10v (pspice)
실험 예상 결과(계속) 실험 5 예상 결과 - V3 : 5v (pspice)