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1. 연산증폭기(Op-Amp)의 특성과 비교기 회로
1.1. 연산증폭기의 기본 특성
1.1.1. 전압 이득
연산증폭기의 전압 이득은 무한대에 가까운 값을 가진다. 이상적인 연산증폭기의 경우 전압 이득은 무한대로 가정된다. 이는 두 입력단자 사이의 전위차를 극한까지 증폭한다는 것을 의미한다. 즉, 입력 전압의 크기가 아무리 작더라도 출력 전압은 무한히 커질 수 있다는 것이다.
하지만 실제 연산증폭기는 완전히 이상적이지 않기 때문에 전압 이득이 무한대가 되지는 않는다. 실제 연산증폭기의 전압 이득은 수만에서 수십만 정도의 유한한 값을 가진다. 이러한 유한한 전압 이득은 연산증폭기가 클리핑이나 포화 현상을 일으키지 않고 작동할 수 있게 해준다.
만약 전압 이득이 무한대라면, 아무리 작은 입력 전압에도 출력 전압이 무한히 커져 포화 현상이 일어나 정상적인 증폭 동작을 할 수 없게 된다. 따라서 실제 연산증폭기는 사용 목적에 맞게 적절한 수준의 유한한 전압 이득을 가지도록 설계된다.
1.1.2. 입력 임피던스
이상적인 연산 증폭기의 입력 임피던스는 무한대이다.
입력 임피던스의 크기가 무한대라는 것은 연산 증폭기의 기본적인 특성 중 하나이다. 이는 연산 증폭기가 두 개의 입력단자 사이의 전압차를 증폭하는 소자이기 때문이다.
연산 증폭기의 두 입력단자 사이의 전압차를 정확히 증폭하기 위해서는 입력단자에 흐르는 전류가 0이어야 한다. 만약 입력단자에 전류가 흐르게 되면 이 전류에 의해 입력단자 사이의 전압차가 변화하게 되어 정확한 증폭이 이루어지지 않게 된다.
따라서 이상적인 연산 증폭기에서는 입력단자 사이의 저항, 즉 입력 임피던스를 무한대로 가정하게 된다. 이를 통해 입력단자로 전류가 흐르지 않도록 하여 입력단자 사이의 전압차를 정확히 증폭할 수 있다.
1.1.3. 출력 임피던스
출력 임피던스는 연산증폭기의 기본적인 특성 중 하나이다. 이상적인 연산증폭기의 출력 임피던스는 0이다.
이는 증폭된 전압이 출력 저항을 지나면서 일어나는 전압 강하를 최소화하기 위한 조건이다. 일반적으로 연산증폭기의 출력 저항은 매우 작은 크기를 가지므로, 출력 전압이 출력 저항에 의해 줄어드는 전압 강하가 무시할 수 있을 정도로 작다.
따라서 이상적인 연산증폭기의 출력 저항은 0이라는 조건이 성립한다. 이를 통해 증폭된 전압이 출력으로 그대로 나올 수 있게 된다. 이러한 특성은 연산증폭기가 다양한 회로에서 활용될 수 있게 하는 중요한 요인이 된다.
1.2. 반전 증폭기 및 비반전 증폭기
반전 증폭기는 출력 전압이 입력에 비례...
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