Tricky Circuit

램프 미분기

변화 속도 측정

미분기는 마지막 크기가 아니라 변화 속도에 반응합니다. 램프는 유한 시간에 일정하게 바뀌는 전압입니다. 슬루율은 실제 증폭기의 단위 시간당 최대 출력 변화이며 여기서는 생략합니다. Op amp는 Operational Amplifier, 연산 증폭기로 전원으로 동작하며 두 입력 차이를 증폭합니다. R은 저항, C는 정전용량입니다. 그 곱 RC는 시정수라고 하는 시간 척도입니다.

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실험대

회로 설정을 바꾸고 측정값을 예상한 뒤 과제를 확인하세요. 학습용 모델이며 각 수업에서 가정을 설명합니다.

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작동 원리

이상적 램프, R = 100 kΩ, C = 1 µF, RC = 0.1 s입니다. 램프 중 값, 한계 ±10 V입니다. 순간 계단, 모서리, 잡음, 주파수 한계는 없습니다.

ΔV는 전체 변화, T는 초 단위 기간입니다. 기울기는 ΔV/T, 요청 출력은 −RC × ΔV/T입니다. 하강 램프는 양의 출력입니다.

난이도

  1. 만들기 · 관찰

    100 ms 동안 +1 V 변화로 켜세요. −1 V입니다.

    힌트가 필요한가요?

    ΔV=+1 V; T=100 ms → −1 V

  2. 탐구하기 · 탐구

    +1 V에서 50 ms로 줄이세요. −2 V입니다.

    힌트가 필요한가요?

    ΔV=+1 V; T=50 ms → −2 V

  3. 스스로 풀기 · 해결

    100 ms 동안 −2 V 변화. +2 V입니다.

    힌트가 필요한가요?

    ΔV=−2 V; T=100 ms → +2 V

추가 읽기와 회로 레시피

램프 미분기

오르는 온도와 일정한 고온은 다릅니다. 미분기는 오르는 속도를 봅니다.

Vout = −RC × ΔV/T; RC = 0.1 s

선형 램프는 기울기가 같으므로 그동안 출력도 같습니다. 실제 모서리 반응은 예측하지 않습니다.

유용한 연결

시간 절반이면 이상적 응답은 두 배입니다.

모델 밖에서

일정 입력의 기울기는 0이며 순간 계단은 모델 밖입니다.

피하면 좋은 함정

시간 미분은 동시에 들어온 두 입력의 빼기와 다릅니다.

+1 V 램프가 100 ms 대신 50 ms면 출력은…

  1. −0.5 V
  2. −2 V
  3. +2 V
더 읽기

두 배 기울기와 반전으로 −2 V입니다.

완만한 상승

100 ms 동안 +1 V.

출력 −1 V.

하강 램프

100 ms 동안 −2 V.

출력 +2 V.

다른 변화 시도

+1 V/100 ms와 +2 V/200 ms는 같은 기울기로 모두 −1 V입니다.

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