서강대학교 기초전자공학실험 - 설계 2. 배터리 잔여용량 측정기 제작 결과 보고서

목차

1. 실험제목
2. 실험결과
3. 결과분석 및 토의
4. 검토사항
5. 참고문헌

본문내용

3. 결과분석 및 토의
이 실험의 목표는 Op-Amp를 이용한 비교기 회로를 설계하고 이를 이용하여 배터리 잔여용량 측정기(3단 비교기)를 제작하는 것이다.

① 비교기
비교기의 회로도 및 실제 구현 회로는 다음과 같다.
전압분배에 의해Op-Amp의 (-)단자에 인가되는 기준 전압은 4.5V가 되도록 하였고 (+)단자에 인가되는 입력 전압은 전원 공급장치에서 공급하는 전압의 절반이 되도록 회로를 설계하였다. 전원공급장치의 공급 전압을 12V, 6V로 설정했을 때 Op-Amp의 (+), (-)단자 전압의 측정값을 표 2-1-1에 정리하였으며, 저항 소자 값에 의한 전압분배법칙이 잘 성립함을 확인할 수 있다.
한편, 전원공급장치의 전압을 0V부터 서서히 증가시켰을 때 LED가 처음으로 점등되는 전압은 10.21V로 측정되었다. 이는 실제 구현한 비교기 회로의 기준 전압이 5.105V임을 의미하며 이론치인 4.5V와는 약간의 차이를 보였다. 사용된 Op-Amp가 이상적이지는 않다는 점이 이러한 결과의 원인으로 추정된다.

② 3단 비교기 (배터리 잔여용량 측정기)
3단 비교기의 회로도는 다음과 같다.
1단의 기준전압은 9×1.5k⁄4.8k=2.8125V, 2단의 기준전압은 9×1k⁄2k=4.5V,
3단의 기준전압은 9×2.2k⁄3.4k=5.8235V가 되도록 회로를 설계하였다. 전원공급장치에서 공급되는 전압을 저항을 이용하여 분배시키지 않고 곧바로 비교기의 입력전압으로 인가하였다.
비교기의 입력전압이 4.3V, 5V, 7V일 때 각 Op-Amp의 (+), (-)단자 전압 측정값을 표 2-2-1에 정리하였으며 (-)단자의 전압은 전압분배법칙을 통해 계산한 이론값과 잘 일치함을 확인할 수 있다. 한편, 전원공급장치의 공급전압을 0V부터 서서히 증가시켜 각 LED가 처음으로 점등될 때의 입력전압을 측정한 결과는 아래와 같다.

참고 자료

서강대학교 전자공학과, 기초전자공학실험 [10주차], 서강대학교, 2017, p. 2~4
Irwin & Nelms, Basic Engineering Circuit Analysis, 11판, WILEY, 2015, Chapter 4