OP Amp를 이용한 함수발생기 설계 김희동 이상현 강한묵

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1 OP Amp를 이용한 함수발생기 설계 2006730063김희동 2007730023이상현 2008730142강한묵

2 Contents Process of Plan 설계 목적 회로도 설명 설계 과정 II. TSR 회로도(11/19
스위치(11/22) 입력전압(11/24) III. Evaluation 최종결과물 고찰 역할분담 및 조원 소개 소요부품 및 예산

3 I. Process of Plan

4 RC소자와 OP Amp를 이용, 함수발생기 설계의 이해
I. Process of plan 1. 설계목적 각종 회로 설계를 통한 실험적 확인 RC 회로의 이해 함수발생기 설계 설계 및 발표 능력 배양 RC 소자 OP Amp RC소자와 OP Amp를 이용, 함수발생기 설계의 이해

5 다양한 카테고리 중 세분화하여 비중에 따라 설계의 방향성 제시 – 안정성에 비중
I. Process of plan Concept of Plan 함수발생기 설계의 주요 사항은 윤리성 생산성 경제성 스틸게이스로 제작 소켓을 이용 불필요한 LED 사용을 자제 파형 출력을 위한 Output단자를 하나로 통합 회로의 간단화 전선이용을 최소화 다양한 카테고리 중 세분화하여 비중에 따라 설계의 방향성 제시 – 안정성에 비중

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7 구형파 발진기 회로에는 입력신호가 존재하지 않는다. 하지만 정귀환을 이용하여 –Vsat에서 +Vsat사이를 스윙하는 구형파를 출력할 수 있다. 출력이 +에 포화에 있다고 가정하면 귀환저항 R7에 의해 커패시터는 +Vsat를 향해 충전을 하지만 UTP와 만나기 때문에 결코 + Vsat에는 도달하지 못하고 출력구형파는 – Vsat으로 스위치 된다.

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

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11 555타이머 555타이머가 비안정 멀티 바이브레이터로 사용 될 때에는 발진 주파수를 세트시키기 위해 두개의 커패시터가 요구된다. 회로에서 입력이 High일때는 트랜지스터는 차단되고, 커패시터는 전체저항을 통해 충전된다. 커패시터는 지수함수적으로 전압이 증가하고, 감소하는 UTP와 LTP 사이의 전압을 가지고, 출력은 0와 Vcc사이를 스윙하는 구형파이다.

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

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15 반전 증폭기 Input 전압에 대해서 Output 전압은 Rin과 Rf의 비율에 따라 결정되고, Voltage가 음수라는 건 파형이 반대(Phase가 180도)가 된다. 파형이 반대가 되기 때문에 반전 증폭기라고 한다.

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17 Offset 조절 Offset 조절을 하는 것은 원래의 신호에 양극이나 음극의 전압을 더해줌으로써 Background Level을 거의 0에 맞추어 주는 것이다. 이 회로에서는 가변저항 R21의 양단을 Vcc와 Vee에 연결해 줌으로써 입력전압에 양극과 음극의 전압을 더해줄 수 있다.

18 설계과정

19 설계과정

20 설계과정

21 II. Trouble Shooting Report

22 적분기 2개 -> Wien Bridge 선택
II. Trouble Shooting Report 개략적인 문제점과 해결방안 설계과정 시에 도출되었던 문제점들 다양한 측면의 브레인스토밍(Brain storming)으로 문제점에 대한 대안을 모색함 회도로 선택의 문제 스위치 및 출력단 문제 입력전압의 문제 적분기 2개 -> Wien Bridge 선택 각각의 4개 출력 -> 1개의 통합 출력단 파워서플라이 제작 -> 9볼트 건전지 성공적인 설계가 되기 위해서는 문제점에 대한 해결책를 포함하는 TSR 전략 수립 필요

23 적분기를 2개 결선하면 정현가 아닌 2차함수의 연결로 된 파형이 나타남.
II. Trouble Shooting Report 2010/11/19(금) 회로도 문제(변경전) Wein-bridge(변경후) 적분기를 2개 결선하면 정현가 아닌 2차함수의 연결로 된 파형이 나타남. [문제점] Wein-Bridge 선택으로 해결 [해결방안] 교수님께 조언을 구하였으나, 적분기 2개로 완벽한 정현파를 얻기는 어렵다고 하셨음. 주파수조절을 정확히 해야 해서 RC값들을 재조정할 필요가 생김. Wein-Bridge의 경우 이득이 3이 되면 완벽한 정현파를 출력 할 수 있음. 이득값을 맞추기 위한 저항값들을 쉽게 구할 수 있었음.

24 II. Trouble Shooting Report
2010/11/26(금) 스위치 문제(변경전) 통합 출력단(변경후) 출력단을 4개로 산정해 제작 하려고 했음 [문제점] 출력단 통합 [해결방안] 출력단을 4개로 할 경우 케이스 제작이 복잡해 질 수 있다는 우려 케이스 제작의 복잡함은 물로 미관상으로도 좋지 못한 평가를 받을 것이라 예상 4개의 출력단을 1곳으로 모았음. 4개의 단자가 입력이 가능한 스위치를 구매하여 출력단을 1개로 통합 추가로 출력단 단자를 기존의 상용 함수발생기와 같은것으로 제작해 이용에 편의성을 고려

25 II. Trouble Shooting Report
2010/11/26(금) 입력전압 문제(변경전) 건전지로 해결(변경후) 파워 서플라이로 15V를 만들려고 했음 [문제점] 9V 건전지와 소켓으로 해결 [해결방안] 두개의 회로를 제작한다는 부담감이 생김 트랜스의 권선비가 시뮬레이션에서 사용했던 것과 같은 것을 찾지 못함. 대략 비슷한 것으로 제작을 했으나 트랜스포머가 연기를 뿜으며 연소됨. 기존의 방법이라 배제하고 있었지만 설계의 완성도를 높이기 위해 선택함. 안정된 직류 전압을 인가할 수 있어 교류를 직류로 바꾼 파워서플라이보다 파형들의 일그러짐이 감소함

26 III. Evaluation

27 최종결과물

28 조원 소개 전체적인 설계에 대한 지시 및 감독 회로도 설계 및 시뮬레이션 작품에 대한 아이디어 제공
PPT 제작 및 발표(결과)

29 조원 소개 회로도 결선 및 납땜 부품 구입 및 자료 조사 PPT 제작 및 발표(예비)

30 조원 소개 홈페이지 제작 부품 구입 및 자료 조사 케이스 설계

31 III. Evaluation 소요예산 날짜 2010/11/22 2010/11/26 2010/11/28 누적예산 49650
76400 85400 부품 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

32 III. Evaluation 설계 일정 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)

33 III. Evaluation 고찰 RC 기본적인 RC 회로의 여러 가지 특성을 이해. 소자
OP Amp 하나로 여러 가지 파형 표현 가능. 입력과 출력을 조절 하는 소자가 OP Amp와 별개로 연결. 간단한 소자들로 원하는 값 획득 가능. OP Amp 각종 회로 발진기, 적분기, 증폭기 등등 그 외에도 여러 가지 회로가 존재 이론으로 배운 것들보다 더 많은 것을 공부, 실험 할 가능성이 있음.

34 좋은 점수를 주면 유혈사태가 일어나지 않을 것입니다. 감사합니다 바바 예투 예투 울리에~
감 사 합 니 다. 4조 조원들의 의도 좋은 점수를 주면 유혈사태가 일어나지 않을 것입니다. 감사합니다 바바 예투 예투 울리에~