연산 증폭기 2015년 10월
연산증폭기 Operational Amplifier (Op-Amp) 가산, 감산,평균,미분, 적분,비교 등의 수학적 연산이 가능한 소자 반전입력 비 반전입력 Vcc VEE Vout 연산 증폭기는 2개의 입력 단자와 1개의 출력단자 그리고 2개의 전원 단자로 연결 구성되어 있다.
연산증폭기 특성 입력정수: 출력정수:
연산증폭기 특성 이상적인 연산 증폭기의 특성 1). 전압이득(개방루프이득)은 무한대이다. (~105-1010) - 궤환 회로로써 이득을 조정 2). 입력 임피던스는 무한대이다. (~2 MΩ) 3). 출력 임피던스는 영(zero)이다. (~수십 Ω) 4). 입력전류는 영(zero)이다. 4). 대역폭은 무한대이다. (1~1MHz) 5). 두 입력 전압이 같을 때 출력 전압은 0 이다. 6). 특성은 온도에 따라 드리프트하지 않는다.
연산증폭기 특성 입력 offset 전압
연산증폭기 특성 입력 bias 전류
연산증폭기 특성 SR (Slew-Rate: 슬루율 ) - 출력전압의 시간변화에 대한 최대 변화율 - 출력전압의 시간변화에 대한 최대 변화율 (출력이 얼마나 빨리 변화할 수 있는 가를 나타냄, 0.5V/μs)
연산증폭기 특성 제한 대역폭 - Op-Amp 가 파형의 왜곡 없이 동작할 수 있는 최대 주파수는 다음과 같다.
연산증폭기 특성 Op-Amp의 최대정격 특성 1). 전원전압 : op-Amp에 공급할 수 있는 최대의 +,- 전압 3). 차동입력전압 : 두 입력단자 사이에 가해질 수 있는 최대전압 4). 동상입력전압 : 두 입력단자와 접지간에 동시에 가해질 수 있는 최대 입력전압을 뜻하며 최대전압은 전원전압과 같음 5). 사용온도 : op-Amp를 동작시킬 수 있는 주의 온도의 범위 Op-amp 출력의 포화 포화전압은 전원전압과 비슷한 값
연산증폭기 특성 주파수에 따는 open-loop 이득과 closed loop 루프이득의 비교
연산증폭기 High speed : LMH part number Precision : LMP part numbers Low Power(Voltage) : LMV and LPV General : LM and LMC
741 Op-Amp 의 구조
연산증폭기의 종류 1) 비반전 연산 증폭기 2) 반전 연산 증폭기 3) Voltage follower 4) 가산 증폭기 5) 차등 증폭기 6) 적분기 7) 미분기 8) 비교기 9) 응용 : 필터, 구형파, 삼각파 발생기
비반전 연산 증폭기
반전 연산 증폭기
Voltage Follower
가산증폭기 반전 입력단에 KCL 의 법칙 적용하여, 정리하면
가산증폭기
차등 증폭기 V3
미분기 미분기의 입출력 전압 예
적분기 적분기의 입출력 예
비교기 ․ 비교기 : 입력전압이 기준레벨을 넘는 것을 감지. ․ 연산증폭기 구성 : 개방루프 회로로 구성. - 한쪽 입력 : 신호전압 연결, Vin - 다른쪽 입력 : 기준전압 연결. Vref - 반전(-) 입력 : 접지 (영전위). - 비반전(+) 입력 : 입력신호전압 - 개방루프이득이 매우 크므로, 두 입력 간의 매우 작은 전압차 에 의해서도 증폭기가 포화 증폭기 출력전압이 최대. (OP177:+/- ~14.7V) 영 전위 검출기
비교기 ․ 기준전압이 영이 아닌 경우 예: 그림 (b)에서
비교기 비교기 회로에서 잡음의 영향 Reference : 0 V 일 때 0V 전위를 넘나드는 잡음은 출력의 오차를 일으킨다.
비교기 예 1 슈미트 트리거 회로
비교기 예 2 제한 비교기 회로