연산증폭기(OP-AMP) 입력모드 [ 2 / 2 ]

연산증폭기(OP-AMP) 입력모드

 

연산증폭기(OP-AMP) 입력모드

 

1. 입력 오프셋 전압

- 이상적은 연산증폭기는 입력이 0V 이면 출력도 0V

- 그러나, 실제 연산증폭기는 차동 입력전압을 가하지 않은 상태에서도 작은 직류전압이 나타남

- 주된 원인은 연산증폭기 차동증폭 입력단의 베이스와 이미터 사이의 전압값이 약간 차이가 있음

- 입력 오프셋 전압(input offset voltage) Vos는 차동 출력을 0V로 만들기 위해 입력 단자 사이에 요구되는 차동 직류 전압

- 전형적인 입력 오프셋 전압은 2mV 혹은 그이하의 값을 가짐, 이상적인 경우 0V

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- 입력 오프셋 전압 드리프트(input offset voltage drift)는 Vos와 관계되는 파라미터 온도가 1C 변함에 따라 오프셋 전압이 변화하는 정도를 나타낸 값

- 일반적으로 높은 입력 오프셋 전압을 갖는 연산증폭기는 높은 드리프트를 가짐

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2. 입력 바이어스 전류

- 바이폴라 차동증폭기의 입력 단자는 트랜지스터의 베이스이므로 입력전류는 베이스 전류가 됨

- 입력 바이어스 전류(input bias current)는 증폭기의 첫째 단을 적절히 동작시키기 위해 증폭기의 입력에 필요한 직류전류( 두 입력전류의 평균값 )

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3. 입력 임피던스

- 연산 증폭기의 입력 임피던스는 차동입력 임피던스(differential input impedance)와 공통모드 입력 임피던스(common-mode input impedence) 두가지가 있음

- 차동입력 임피던스는 반전 입력과 비반전 입력 사이의 전체 저항 (그림 a)

- 차동 임피던스는 차동 입력의 변화에 따라 흐르는 바이어스 전류의 변화값을 측정하여 결정

- 공통모드 입력 임피던스는 각 입력과 접지 사이의 저항

- 주어진 공통모드 전압 변화에 따라 흐르는 바이어스 전류의 변화값을 측정하여 결정 (그림b)

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4. 입력 오프셋 전류

- 이상적으로 두 입력 바이어스 전류가 같으면 그 전류오차는 0

- 실제 연산증폭기에서 바이어스 전류는 정확히 일치하지 않음

- 입력 오프셋 전류(input offset current)는 입력 바이어스 전류 간의 차

- 실제 오프셋 전류의 크기는 대체로 바이어스전류보다 작은 크기를 가짐

- 대부분의 경우 오프셋 전류는 무시될 수 있으나, 높은 이득과 높은 입력 임피던스를 갖는 증폭기는 가능한 한 Ios가 작아야 함

- 이유는 그림과 같이 높은 입력저항을 통해 흐르는 전류의 차이가 실질적인 오프셋 전압을 유발

- Ios 에 의해 발생된 오차는 연산증폭기의 이득 Av에 의해 증폭되어 다음과 같은 크기의 출력이 됨

- 온도에 따른 오프셋 전류의 변화는 아주 중요한 고려사항이고,

보통 온도계수는 0.5nA/℃ 를 가짐

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5. 출력 임피던스

- 출력임피던스(output impedance) : 그림과 같이 연산 증폭기의 출력 단자에서 본 저항

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6. 슬루율

- 슬루율(slew rate) : 계단파 입력(step input)전압이 인가되었을 때 시간에 따른 출력전압의 최대 변화율

- 연산증폭기 내부 증폭단에서의 고주파 응답에 의존

- 연산증폭기를 (그림 a) 처럼 연결하여 스루율을 측정

- 그림과 같은 연산증폭기 구성은 이득이 1인 비반전 구성으로, 최악(가장 느린 경우)의 슬루율을 가진다.

- 계단파 입력전압의 상승부에 높은 주파수 성분이 포함되어 있고, 증폭기는 계단파 입력에 대해 동작할 수 있는 고역 임계주파수 한계를 갖고 있음

- 계단파 입력이 가해진 경우 출력경사는 고역 임계주파수에 반비례

- 고역 임계주파수가 감소할수록 출력경사는 증가

- 입력에 펄스가 인가되면 이상적인 출력전압은 (그림 b) 와 같이 측정됨

- 출력이 하한에서 상한으로 움직이게끔 입력 펄스의 폭은 충분히 커야함

슬루율의 단위는 V/us