OPAMP 기초

 

 

 

 

 

OPAMP란?

OPAMP 기초

두 입력 단자 사이의 전위차를 증폭하여 전압의 형태로 출력하는 소자입니다.

1회로당 정측 전원단자(VCC), 부측 전원단자(VEE), +입력단자, -단자, 출력단자 5개의 단자로 보통 구성됩니다.

OPAMP는 미세한 전압차를 증폭하여 출력합니다. 즉, OPAMP는 높은 증폭률이 요구됩니다.

 

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Voltage Follower OPAMP

OPAMP 기초

전압플로워 원리

입력전압과 출력전압을 같게 해주는 OPAMP입니다. 보통 입력전압추종 또는 전압버퍼 회로라고 합니다.

전압신호의 임피던스를 낮추는 목적으로 사용합니다. 즉, 전류를 증폭시켜줍니다.

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반전 & 비반전 OPAMP

OPAMP 기초

1. 반전 증폭기

반전 입력단자인(-)에 입력을 가해 증폭작용을 하는 회로입니다. (-)단자에 입력을 가하고 (+) 단자를 접지하여 사용합니다.

Vout = -(Rin/Rf)xVin 입니다.

 

2. 비반전 증폭기

비반전 입력단자인(+)에 입력을 가해 증폭작용을 하는 회로입니다.

(+)단자에 입력을 가하고 (-)단자는 저항 분배를 통해 피드백을 받습니다.

Vout = (1+Rf/Rg)xVin 입니다.

COMPARATOR OPAMP

OPAMP 기초

비교기는 아날로그 입력전압을 기준전압과 비교해서 결과를 디지털 신호로 출력하는 소자입니다.

보통 비교기는 반전단자와 비반전단자, 출력단자 3가지로 구성됩니다.

한쪽 입력단자에는 기준전압을 입력, 다른 한쪽에는 비교 되어야할 전압을 입력합니다.

V+가 V-보다 크면 VCC(HIGH) 출력, V-가 V+보다 크면 VEE(LOW)를 출력합니다.

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적분기 OPAMP

OPAMP 기초

입력신호를 적분하여 그 결과를 출력신호로 나타내는 회로입니다.

Vi가 입력으로 들어가 출력 Vo는 Vi의 적분으로 결과가 출력됩니다.

입력은 구형파일 때, 출력은 삼각파형입니다.

높은 주파수일수록 이득이 작아지므로 저주파를 잘 통과시키는 LPF(저역 통과 필터)로 동작합니다.

입력이 0V일 때 이전상태를 유지합니다.

공식 : Vo = -(1/RC)∫Vi dt

미분기 OPAMP

OPAMP 기초

입력신호를 미분하여 그 결과를 출력신호로 나타내는 회로입니다.

Vi가 입력으로 들어가 출력 Vo는 Vi의 미분으로 결과가 출력됩니다. 입력이 삼각파일 때, 출력은 구형파형입니다.

고주파를 잘 통과시키는 HPF(고역 통과 필터)로 동작합니다.

높은 주파수의 경우 잡음 신호가 크게 증폭될 수 있어 이를 방지하기위해 저항을 연결합니다.

공식 : Vo = -RC(dVi/dt)

차동 OPAMP

OPAMP 기초

입력된 두 신호의 차이를 증폭시키는 증폭기입니다. 동상입력(공통모드)과 차동입력(차동모드) 2가지의 모드로 동작합니다.

특히, 동상입력은 잡음제거를 위한 회로입니다.

KCL을 이용하여 출력전압을 계산합니다.

공식 : (Rf/R1)(V2-V1)

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CMRR & 슬루율

OPAMP 기초

1. CMRR(Common mode Rejection Ratio)란?

차동증폭기에서 공통모드 신호를 제거하는 능력을 나타내는 파라미터입니다.

CMRR은 전송선로의 노이즈를 줄이는데 중요하고 높을수록 좋은 차동증폭기 입니다.

 

2. 슬루율(Slew Rate)이란?

출력전압의 시간당 최대 변화율을 뜻합니다.

OPAMP의 동작속도를 나타내는 파라미터, 출력전압이 입력신호에 얼마나 빨리 응답하며 변화할 수 있는지 확인가능합니다.

관측 방법 : OPAMP의 출력 단자를 반전 단자에 직접 연결시키면 이는 전압이득이 1인 증폭기가 된다.

이 연결 상태에서 비반전 입력단자에 신호를 연결한 후에 출력 전압의 시간에 따른 변화를 관측한다.

 

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