OP앰프 기본 원리 실험 및 응용

본 내용은 " A+ 받은 OP앰프 기본 원리 예비레포트 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.12.27

문서 내 토픽

• 1. OP앰프의 기본 특성

  이상적인 OP앰프는 무한대의 이득과 입력 임피던스, 영의 출력 임피던스를 갖는다. 실제 OP앰프는 이상적인 OP앰프에 근사한 특성을 보인다. OP앰프는 두 개의 입력단자(비반전입력, 반전입력), 한 개의 출력단자, +, -의 전원단자를 가지며, 출력은 두 입력전압의 차이와 Open-loop Gain의 곱으로 결정된다. 이상적인 OP앰프의 특성으로는 입력저항이 무한대, 출력저항이 0, Open-loop Gain이 무한대, Bandwidth가 무한대이다.

• 2. 반전 증폭기

  반전 증폭기는 입력이 반전 입력단자에 인가되는 회로이다. 이상적인 OP앰프를 가정하면 가상접지 상태가 되어 반전 단자는 그라운드와 동일한 전위를 갖는다. 반전 증폭기의 이득은 Af = -Rf/Ri로 계산되며, 입력 임피던스는 Ri, 출력 임피던스는 0이다. 바이어스 전류에 의한 입력오차는 Ri와 Rf의 병렬저항값을 비반전 입력단자에 연결하여 제거할 수 있다.

• 3. 비반전 증폭기

  비반전 증폭기는 비반전 입력단자에 입력전압이 인가되는 회로이다. 이상적인 OP앰프를 가정하면 반전 입력단자로 전류가 흐르지 않으며, 비반전 증폭기의 이득은 Af = 1 + Rf/Ri로 계산된다. 입력 임피던스가 무한대, 출력 임피던스가 0이므로 완전한 전압 증폭기로 동작하며, 부하의 저항값이 낮은 경우에도 큰 전압이득을 얻을 수 있다.

• 4. OP앰프 가산기

  OP앰프 가산기는 여러 개의 입력전압을 갖는 회로로, 출력전압은 각 입력전압에 대응하는 저항값의 비에 따라 결정된다. 모든 저항값이 동일하면 출력전압은 입력전압들의 합의 반전값이 된다. 입력 저항이 동일하고 피드백 저항이 다른 값을 가지면 그 비에 따라 이득을 갖는 반전 가산기로 동작한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 주제1 OP앰프의 기본 특성

  OP앰프는 전자 회로 설계의 핵심 소자로서 매우 높은 개방 루프 이득, 높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스 등의 특성을 가집니다. 이러한 특성들은 OP앰프를 다양한 신호 처리 응용에 이상적으로 만들어줍니다. 특히 음의 피드백을 통해 안정적이고 선형적인 동작을 구현할 수 있다는 점이 중요합니다. 이상적인 OP앰프의 특성을 이해하는 것은 실제 회로 설계에서 근사값을 적용할 때 필수적이며, 실제 소자의 한계를 고려한 설계가 가능해집니다.

• 2. 주제2 반전 증폭기

  반전 증폭기는 입력 신호를 반전시키면서 동시에 증폭하는 기본적인 OP앰프 응용 회로입니다. 입력 저항과 피드백 저항의 비율로 이득을 결정할 수 있어 설계가 간단하고 직관적입니다. 다만 입력 신호가 반전되는 특성으로 인해 위상이 180도 변하므로 이를 고려한 회로 설계가 필요합니다. 낮은 입력 임피던스를 가지므로 고임피던스 신호원과의 연결 시 임피던스 매칭을 고려해야 합니다.

• 3. 주제3 비반전 증폭기

  비반전 증폭기는 입력 신호의 위상을 유지하면서 증폭하는 회로로, 반전 증폭기보다 높은 입력 임피던스를 제공합니다. 이는 신호원에 미치는 부하가 적어 신호 왜곡을 최소화할 수 있다는 장점이 있습니다. 이득은 피드백 저항과 접지 저항의 비율로 결정되며, 최소 이득이 1 이상이라는 제약이 있습니다. 고임피던스 신호원을 다루는 응용에서 특히 유용하며 신호 무결성이 중요한 경우에 선호됩니다.

• 4. 주제4 OP앰프 가산기

  OP앰프 가산기는 여러 입력 신호를 동시에 처리하여 가중 합을 출력하는 회로입니다. 각 입력에 독립적인 저항을 연결하여 각 신호의 가중치를 조절할 수 있으므로 유연한 신호 처리가 가능합니다. 반전 가산기와 비반전 가산기 모두 구현 가능하며, 오디오 믹싱, 센서 신호 통합 등 다양한 응용에 활용됩니다. 입력 저항값의 선택이 출력 임피던스와 신호 대 잡음비에 영향을 미치므로 신중한 설계가 필요합니다.