선형 연산 증폭기 회로 실험

본 내용은 " 7주차_29장_예비보고서_선형 연산 증폭기 회로 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.12.01

문서 내 토픽

• 1. 연산증폭기

  연산증폭기는 반전 입력단자와 비반전 입력단자를 가진 이득이 매우 큰 증폭기이다. 외부에 저항을 추가하여 연산증폭기의 자체 이득보다는 훨씬 작지만 외부저항만에 의해 결정되는 정확한 이득의 증폭기를 만들 수 있다. 각 입력 신호마다 원하는 크기의 전압이득을 갖도록 하면서 이들을 합하는 회로를 만들 수 있으며, 본 실험에서는 uA741 증폭기를 사용한다.

• 2. 반전 증폭기

  연산증폭기의 기본적인 회로구조로서, 증폭기 본체의 입출력 임피던스를 각각 Ri, Ro로 하면 회로의 입출력 임피던스는 각각 R1 및 Ro/(1+AB)로 된다. 출력전압 극성은 반전하며, 실험에서 전압이득 Vo/Vi를 계산하고 측정값과 비교하여 검증한다.

• 3. 비반전 증폭기

  연산증폭기의 기본적인 회로구조로서, 입력 임피던스가 크고 AB >> 1이면 폐루프 전압이득은 1보다 크다. 동작 주파수 대역이 넓으며 출력 극성은 입력 극성과 같다. 실험에서는 전압이득을 계산하고 저항값을 변경하여 특성 변화를 관찰한다.

• 4. 단위이득 플로어 및 가산 증폭기

  단위이득 플로어는 출력 전압의 일부만이 입력신호와 직렬 역극성으로 궤환되는 회로이다. 가산 증폭기는 복수의 입력전압의 가중 합계를 출력하며, 가중값은 입력선에서 회로소자의 값에 의해 결정된다. 본 실험에서는 이들 회로의 특성을 측정하고 이론값과 비교한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 연산증폭기

  연산증폭기(Op-Amp)는 현대 아날로그 전자회로의 핵심 소자로서 매우 중요한 역할을 합니다. 높은 이득, 넓은 대역폭, 낮은 출력 임피던스 등의 특성으로 인해 다양한 신호 처리 응용에 활용됩니다. 이상적인 연산증폭기의 특성을 이해하는 것은 회로 설계의 기초가 되며, 실제 소자의 한계점들을 고려한 설계가 필수적입니다. 피드백 네트워크를 통해 원하는 특성을 구현할 수 있다는 점에서 설계의 유연성이 뛰어나며, 교육 및 산업 현장에서 널리 사용되고 있습니다.

• 2. 반전 증폭기

  반전 증폭기는 연산증폭기의 기본적이면서도 실용적인 응용 회로입니다. 입력 신호를 반전시키면서 동시에 증폭하는 기능을 수행하며, 이득은 피드백 저항과 입력 저항의 비로 간단하게 결정됩니다. 회로 구성이 단순하고 이해하기 쉬워 학습 목적으로도 적합합니다. 다만 입력 임피던스가 입력 저항값으로 제한되고, 신호 반전이 필요한 경우에만 사용할 수 있다는 제약이 있습니다. 실제 응용에서는 신호 처리, 필터링, 측정 회로 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.

• 3. 비반전 증폭기

  비반전 증폭기는 반전 증폭기보다 더 많은 실무 응용에 사용되는 중요한 회로입니다. 입력 신호를 반전시키지 않으면서 증폭하며, 높은 입력 임피던스를 가져 신호원에 미치는 부하가 적습니다. 이득은 피드백 저항들의 비로 결정되며, 이득이 1 이상이어야 한다는 제약이 있습니다. 신호 소스의 임피던스가 높은 경우에 특히 유용하며, 센서 신호 증폭, 버퍼 증폭기 등으로 널리 사용됩니다. 회로 설계가 직관적이고 안정성이 우수하여 산업 현장에서 매우 선호됩니다.

• 4. 단위이득 플로어 및 가산 증폭기

  단위이득 플로어(버퍼)는 임피던스 변환 목적으로 사용되는 특수한 비반전 증폭기로서, 이득이 1이고 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 제공합니다. 신호 소스와 부하 사이의 임피던스 정합에 매우 효과적입니다. 가산 증폭기는 여러 입력 신호를 동시에 증폭하고 합산하는 기능을 수행하며, 오디오 믹싱, 센서 신호 통합 등에 활용됩니다. 두 회로 모두 연산증폭기의 기본 응용으로서 실무에서 빈번하게 사용되며, 이들을 조합하여 더 복잡한 신호 처리 시스템을 구축할 수 있습니다.