꼬오북^0^ 안녕하세요 꼬북냠입니당!
오늘 정리해 본 내용은 전자회로 제 10판의 12장 <Operational Amplifier> 부분입니다!!
바로 정리 들어가겠습니당 ㅎ
연산 증폭기, 즉 OP-Amp는 아래의 내용과 같이 다양한 시스템에 적용되어 사용합니다.
- 가산기, 비교기, 미분기, 적분기, 로그
- 신호 증폭기(small signal, bio-signal)
- 필터(신호처리: 노이즈 제거)
- 변환기(ADC, DAC, 전압-전류 변환 등)
- 신호 발생기(정현파, 구형파, 삼각파 등)
연산 증폭기의 다양한 쓰임새를 알아보기 위해서
먼저, 연산증폭기가 뭔지, 어떻게 작동하는지 그 원리에 대해서 살펴보겠습니다.
12-1. 연산증폭기의 개요
□ 연산증폭기 (operational amplifier, op-amp)
① 연산증폭기는 (+) 전원과 (-) 전원으로 이루어지는 두 개의 직류 공급 전압에 의해 동작합니다.
② 연산증폭기는 반전 입력(-)과 비반전 입력(+)의 두 개의 입력단자와 하나의 출력단자를 가지고 있습니다.
--> 반전입력(-) 단자: 입력된 신호의 위상을 반대로 출력하는 단자
--> 비반전입력(+) 단자: 입력된 신호의 위상을 동일하게 (동위상으로) 출력하는 단자
③ 연산증폭기는 두 입력 단자에 입력된 신호의 차이값을 증폭시키는 소자입니다.
□ 이상적인 연산증폭기(Ideal Op-Amp)
① 무한대의 전압이득(Av)을 가집니다.
--> 전압이득 = (출력전압 Vout)/(입력전압 Vin)
② 무한대의 입력 임피던스(Zin)를 가집니다.
--> 즉, 회로가 거의 open 되어있다고 봐도 무방하며, 전류가 흐르지 못합니다.
③ 출력 임피던스(Zout)가 0입니다.
--> 출력 임피던스가 0이라는 것은 전달 특성이 우수하다는 의미입니다.
④ 무한대의 대역폭(주파수 bandwidth)을 가집니다.
--> 넓은 주파수 영역대를 사용할 수 있다는 의미입니다.
⑤ 무한대의 동위상제거비(CMRR)을 가집니다.
--> 동위상제거비는 노이즈 제거비를 의미하며, 노이즈 제거 특성이 우수합니다.
* 입력 전압 Vin = 두 입력단자 사이에 인가된 전압입니다.
* 출력 전압 Vout = 회로 내부의 전압원 기호로 표시된 Av * Vin 입니다.
□ 실제의 연산증폭기 (Practical Op-Amp)
① 매우 높은 전압이득(Av)을 가집니다.
--> 전압이득이 높다는 것은 전류이득은 낮다는 것을 의미합니다.
② 매우 높은 입력 임피던스(Zin)를 가집니다.
--> 높은 입력 임피던스 때문에 입력 신호가 잘 걸리는 동시에 노이즈는 잘 제거되는 특징이 있습니다.
③ 출력 임피던스(Zout)가 매우 낮습니다.
--> 낮은 크기의 출력 임피던스로 인해 신호의 감쇠를 최소화하여 신호를 잘 출력시킬 수 있는 특징이 있습니다.
④ 매우 넓은 대역폭(주파수 bandwidth)을 가집니다.
--> 들어오는 신호의 주파수 영역이 불분명하기 때문에 다양한 주파수 영역을 안전하게 처리 가능할 수 있도록 넓은 주파수 대역폭(bandwidth)을 가지는 것이 좋습니다.
⑤ 매우 높은 동위상제거비(CMRR)을 가집니다.
--> 동위상제거비는 노이즈 제거비를 의미하며, 노이즈 제거 특성이 우수합니다.
□ 연산증폭기의 내부 블록도
- 일반적인 연산증폭기는 1) 차동증폭기 2) 전압증폭기 3) 푸시풀증폭기의 3종류 증폭 회로로 구성됩니다.
1) 차동증폭기(Differential Amplifer)
- 연산증폭기의 입력단으로 두 입력의 차동전압을 증폭시킵니다. 즉, 쉽게 말해서 2개의 입력 단자에 들어오는 신호의 차이를 증폭시키는 회로입니다.
2) 전압증폭기(Voltage Amplifier) - Class A amplifier
- 추가적인 전압 이득을 위해서 전압 증폭기를 이용하며, 보통 A급 증폭기를 이용합니다.
3) 푸시풀증폭기(Push-Pull Amplifier) - Class B amplifier
- 몇몇 연산증혹기에서 한 개 이상의 전압 증폭단을 갖기도 하며 출력단을 위해 보통 B급 증폭기가 사용됩니다.
* 차동증폭기: 입력에 가해지는 두 입력 신호의 차를 증폭시키는 증폭기이며, 입력 신호의 종류에 따라서 차동(differential)모드, 공통(common)모드의 2가지 동작 방식이 있습니다.
오늘은 12-1장에 대해서 정리해보았습니다!!
도움이 되는 자료였으면 좋겠네용 ㅎㅎ
다들 오늘도 열공하세요~~ㅎㅎ
꼬오북
