Digital Nomad2018.06.10 18:36

시험할 게 있어서 회로에 일자무식인 내가 이런 거까지 하고 앉았다.... 공부한 김에 정리



일단 OP-AMP는 위처럼 생겼다. 왼쪽이 입력전압, 오른쪽이 출력전압, 아래위는 전원.



OP-AMP가 포함된 회로를 계산할 때는 위 내용을 기억하고 있으면 된다. 입력되는 양단의 전압은 같고, 임피던스가 무한대로 안쪽으로 전류는 흐르지 않는다. 그러면 끊긴 거랑 똑같은 거 아냐? 라고 생각될 지 모르겠는데 나도 모른다! 그냥 그렇다니까 그렇다는 줄 알아야지 뭐



쨌든 위의 원리를 이용한 입력전압 가/감산기 회로는 위와 같다. 입력 전압은 왼쪽의 세개다. 위 회로를 해석해 보면...



요딴 식으로 해석된다. 전류의 방향을 정하고, (어느 방향이든 상관없다. 어차피 부호가 바뀌니까) OP-AMP의 원리를 이용해서 사브작사브작 계산을 해 보면....


저항이 전부 똑같으니까 Va, Vb는 각 폐회로의 평균전압이고, OP-AMP 원리에서 입력 양단의 전압이 같으니까 아래와 같은 식 세개가 나온다.



식 세개를 더하고 빼고 대입하고 꿍짝꿍짝 계산해보면, 맨 밑의 식이 나옴. 그러면 Vx는 뭐고 Vy는 무엇이냐



그것은 사용자가 정하기 나름. 위의 표처럼 Vx와 Vy를 정할 경우 오른쪽과 같이 출력이 나오게 된다. 즉, 하나는 감산기, 다른 하나는 가산기로써 동작하게 된다. 아, 그리고 가산기의 경우 전압이 반전되지 않으므로 특히 비반전가산기 (Non-inverting Summingg Amplifier) 라고 한다. 입력이 세개 이상인 경우 비반전가산기는 겁나 복잡해지는 거 같더라. 그니까 반전가산기를 쓰던지....어차피 난 입력전압 두개만 가지고 할거라 이렇게 함.


여기서 하나 더. 입력전압을 왔다갔다 바꿔 끼우기 귀찮으니까 OP-AMP 하나로 가/감산기 모두 동작하도록 해보자. 중간에 토글 스위치 하나를 끼운다. 위처럼 들어갈 경우 감산기이고, 아래 그림처럼 스위칭할 경우 가산기로 동작한다.



그렇다면 일단 이렇게 해 놨는데 여기에 실제 전압을 입력해 줘야지? 그러면 전원이랑 시그널소스랑 등등이 필요하니까 나는 테스트해본다고 아래처럼 꾸몄다.



아... 순식간에 너무 복잡해진 것....일단 파워 서플라이는 저렇게 엄청난 것을 쓰지 않았다. 그냥 어디서 그림을 주워오다 보니.... 난 그냥 24V DC 어댑터를 썼다.

전원부에 저항/캐패시터가 각각 두개씩 있는데 저항은 중간을 갈라서 그라운드 레벨을 잡아주기 위한 거고 캡은 노이즈 제거용이다. 첨에 몰라서 캡 없이 그냥 했는데 있을 때랑 없을 때랑 OP-AMP 출력 노이즈 차이가 어마어마하다....



이렇게.... 캡 없을 때는 눈뜨고 못볼 지경이다.


그리고 그라운드 레벨을 중간을 반띵해서 잡지 않으면 OP-AMP 출력 전압범위에 제한이 생기니까 꼭 잡아주자. 첨에 이것도 또 몰라서 그냥 0~24V로 해놨다가 아니 왜 빼기를 했는데 전압이 안떨어지지.... 전기는 참 어렵군


그리고 V1, V2를 각각 설정하는데 둘 다 아두이노를 이용해서 출력했다. V1은 가변저항을 이용해서 입력했고 V2는 PWM출력을 RC Filter로 걸러서 일정한 레벨로 쏴줬다. 근데 여기서 의문 겸 질문... RC Filter를 거친 값이 V1을 내기 위한 가변저항값에 따라 휙휙 바뀌던데 대체 왜 그런건가요? pSpice로 시뮬레이션한 값보다 더 훨씬 더 많이 변하던데 당최 알수가 없네....아놔 진짜 


pSpice로 시뮬레이션하면 PWM Duty 3% 에서 open 전압이 0.15 V, 가변저항 최대일 때 0.22 V로 뜨는데, 실제로는 가변저항 최대일 때 0.84 V까지 올라감. 대체 뭐죠? 왜 이런거죠???


일단 가변저항은 1k짜리고, RC Filter에 원래 쓰던 저항은 4.7k, 나머지 R은 몽땅 100k. 근데 여기서 RC Filter 저항값을 낮추니까 괜찮아졌어. 근데 필터링이 흔들려... ㅠㅠ 미취겐네 진짜 아 회로이론같은 과목 하나만 좀 들어놓을 껄 진짜  아 진짜 아


일단 하긴 했으니까 일단 뭐 에 씨 주말인데 좀 그만하고 놀고 나중에 더 해서 정리해야겠다



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덧.

RC Filter 거친 전압이 흔들리는 것은 사용한 아날로그 소자를 튜닝하니까 괜찮아졌다. 일단 캡을 이빠! 늘렸고 (0.022uF → 10 uF) 저항은 1k... 이정도로 하니까 거의 안흔들리는데? 굳! 원인은 모른다! 하지만 괜찮아졌어!!!

Posted by 에일라거

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  1. 바로나

    오 대단하시네요~ 굉장히 학구적이시네요!

    2018.06.22 22:30 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  2. 안녕하세요

    회로도 그리는 건 어떤 프로그램을 사용하는건가요??

    2018.07.05 22:36 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 저 위에 보이는 건 PPT로 일일이 그린 거구요;;; 그러다가 해석이 필요해서 OrCad를 다운받았습니다. OrCad는 대학교 메일 등으로 요청하시면 Lite판을 그냥 쓸수가 있습니다.

      http://98105.tistory.com/25

      요 링크 참조하시면 돼요

      2018.07.07 09:27 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]