Qucs(23)-적분회로, 절댓값회로, 평균기

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적분기와 평균기

오피 앰프를 이용한 평균기(average schematic)를 만들어 보겠습니다. 평균기는 아날로그 신호의 평균값을 오피 앰프로 구하는 회로입니다. 엄밀한 의미에서는 실효치를 구하는 것이 목적입니다. 이를 위해서는 앞선 글의 절댓값 회로와 적분기를 사용해야 합니다.

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적분기

먼저 Qucs의 설치와 기본적인 사용 방법은 아래 내용을 참조하시면 됩니다.

https://medialink.tistory.com/111
https://medialink.tistory.com/112?category=959576
https://medialink.tistory.com/113?category=959576

적분기(integrator)는 신호를 적분해주는 회로입니다. 오피 앰프가 연산을 하는 부품인 것은 알고 있었지만 그 어렵다는 적분까지도 해주네요. 공식을 풀어 준다는 의미가 아니고 입력되는 신호의 누적 값을 출력해 준다는 의미입니다. 

아래 회로는 전형적인 비반전 증폭 회로에 단지 콘덴서를 하나 추가한 회로로 적분을 해줍니다. 이때 C1의 크기에 따라 신호 누적을 수행하는 정도가 달라집니다.

아래의 그림은 적분기의 출력으로 비반전 회로이기 때문에 누적 양이 입력 신호의 반대로 나타납니다.

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절댓값 회로를 이용한 평균기

앞서 보여드린 절댓값 회로를 다소 변형한 내용입니다. 여기서 Rf2를 제외한 모든 저항값은 같고 Rf2는 나머지 저항값의 절반에 해당합니다. 그러면 절댓값을 출력합니다. 

맨 마지막 오피 앰프는 반전 증폭기로 여기에 콘덴서를 하나 추가하면 적분기가 됩니다. 그러면 이 적분기 덕분에 절댓값에 대한 적분을 수행합니다. 마치 실효치가 입력 신호의 절댓값을 적분하는 것과 같습니다. 실효치를 구하는 구간에 해당하는 것이 콘덴서의 용량으로 적절한 값을 회로의 사용 특성을 고려해서 결정해야 합니다.

위의 출력을 보면 리플(ripple)이 있습니다. 굳이 이 또한 제거하고 싶다면 최종 출력에 저역 통과 필터(LPF)를 추가합니다. 물론 이 또한 오피 앰프로 정교하게 만들어도 되지만 간단하게 수동 필터를 추가해 보겠습니다. 

그 결과로 리플이 없는 매끈한 출력을 얻을 수 있습니다.

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광고좀 꾹 눌러주시면 고맙겠습니다. 

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