[PCB 센서 제어 프로젝트] 파형 해석2 - 수신부 및 신호 검출 (03)

초음파 센서 수신부

수신한 신호를 증폭하기 위한 회로

• 수신한 신호는 여러 잡음과 물리적 요인에 의해서 매우 작은 상태이다.
• 이를 증폭하기 위해 연산 증폭기를 사용한다.
• 1번 증폭기의 증폭율은 1meg / 10k 로 100배이다. 이는 이상적인 값으로 실제로는 더 낮아질 것이다.
• 현재 반전 증폭기로서 사용하고 있기 때문에 기존 신호와 동상을 유지하기 위해서는 반전 증폭기 1개를 추가해야 한다.
• 회로의 연결부에 커패시터들이 존재하는데, 이는 DC Blocking을 위해 존재한다.
• 추가로 증폭기는 6V의 기준 전압으로 동작한다.

• 실제 증폭은 100배가 아닌 약 14배 정도 발생한다.
• 이는 증폭기의 공급전압이 12V이기 때문에 나타나는 현상이다.
• 또한 Headroom Voltage에 의해서 12V보다 낮은 11.3V의 출력 전압이 발생한다.
• 즉 입력 신호가 약100mV 이하일때 설계한 증폭비인 100배가 나오는 것이다.

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클램퍼 및 반파 정류기

수신 신호를 Offset 시키며 DC신호로 변환 시켜주는 회로

• D2가 클램퍼, D3가 반파 정류의 역할을 한다.
• 클램퍼는 0이 기준 전압이던 신호를 최솟값이 0이 될 때까지 Offset 시켜주는 역할을 한다.
• 이때 다이오드의 Vth만큼의 전압 강하가 발생하는데, 현재 사용하는 다이오드는 쇼트키 다이오드이므로 최솟값은 -0.3V가 된다.
• 이 회로가 없으면 수신 신호가 일정하지 않아 비교기에 사용할 수 없다.

• 신호가 0이상으로 이동했으며, DC적인 신호로 변한것을 확인할 수 있다.

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신호 검출 비교기

반파 정류 신호와 15Hz를 비교하는 회로

• 두 신호의 비교를 통해 반파 정류 신호가 더 크면 신호가 검출된다.

• RC 시정수에 의해서 15Hz 신호는 delay를 가지고 방전된다.
• 이때 R15에 의해 약 0.54V의 전압 강하가 발생한다.
• 신호가 일정해 지는 순간이 기준 전압이 된다.

• 비교기의 출력은 위와 같기 때문에 신호가 15Hz 신호보다 큰 순간 0으로 변하게 된다.
• 이 출력 신호가 거리 계산을 위해 필요한 신호가 된다.