Chapter 14 특수 목적 연산 증폭기 회로

세 개의 연산 증폭기를 이용한 기본적인 계측용 증폭기 14-1. 계측용 증폭기 계측용 증폭기 : 두 입력단자에 존재하는 전압 사이의 차를 증폭하는 차동 전압-이득 소자 - 매우 큰 동상-모드 전압을 제거하고, 작은 신호를 증폭 - 높은 입력 임피던스, 높은 동상-모드 제거, 낮은 출력 오프셋, 낮은 출력 임피던스 - 세 개의 연산증폭기로 구성하고, 전압이득은 외부에 연결된 저항에 의해 결정 Fig 14-1 Instrumentation amp 세 개의 연산 증폭기를 이용한 기본적인 계측용 증폭기

외부 이득 조절 저항 RG가 있는 기본적인 계측기용 증폭기 Fig 14-2 외부 이득 조절 저항 RG가 있는 기본적인 계측기용 증폭기

계측용 증폭기에 의해 큰 동상-모드 전압을 제거하고 작은 신호 전압을 증폭하는 사례 응 용 - 계측용 증폭기는 신호 전압보다 훨씬 큰 동상-모드 전압에 중첩된 작은 차동 신호 전압을 측정하는데 사용 - 온도 또는 압력 감지 트랜스듀서와 같은 원격소자에 의해 감지되는 양을 측정하는데 응용 Fig 14-3 Inst. rejection illustration w/signals 계측용 증폭기에 의해 큰 동상-모드 전압을 제거하고 작은 신호 전압을 증폭하는 사례

14-2. 격리 증폭기 격리 증폭기 : 입력과 출력 사이에 직류를 격리 14-2. 격리 증폭기 격리 증폭기 : 입력과 출력 사이에 직류를 격리 - 위험한 전력선 누설이나 고전압 변화가 발생하는 장치 등에서 사람이나 민감한 장비를 보호하기 위해 이용 - 응용 : 의학용 장비, 발전소 계측장비, 산업 공정과 자동화된 시험 장비 - 각 단사이의 격리를 위해 용량성 결합을 이용(광결합, 변압기 결합도 이용) - 각 단은 분리된 전원과 접지를 가지므로 공통적인 전기 통로 미존재 - 입력단은 증폭기, 발진기, 변조기로 구성되고, 출력단은 복조기 및 증폭기로 구성 - 변조기는 최초 신호를 조절하기 위해 고주파 구형파 발진기를 이용하고, 격리 장벽은 저용량의 커패시터를 이용

대표적인 격리 증폭기의 간단한 블록 선도 Fig 14-8 Isolation amp. 변 조

응 용 태아의 심장 박동 모니터링 장치

14-3. 연산 전달 컨덕턴스 증폭기(OTA) 연산증폭기 – 출력전압은 입력전압에 이득을 곱한 전압 증폭기 - 출력전류가 입력전압에 이득을 곱한 것과 같은 전압-전류 변환 증폭기 - 두개의 차동 입력단자와 높은 입력 임피던스, 높은 CMRR - 바이어스-전류 입력단, 높은 출력 임피던스 및 가변적인 개방 루프 전압이득을 가짐. Fig 14-13 OTA 연산 전달 컨덕턴스 증폭기(OTA)의 기호

전달 컨덕턴스는 OTA의 이득 - 전달 컨덕턴스는 입력전압에 대한 출력전류의 비 - OTA의 전압-전류 이득은 전달 컨덕턴스 gm - 출력전류는 Fig 14-16a

고정 전압 이득을 가지는 반전 증폭기로서의 OTA (전류의 방향은 반대) 기본적인 OTA 회로 - 고정 전압 이득을 가지는 반전 증폭기로 사용되는 OTA - 전압이득은 - 증폭기의 전달 컨덕턴스는 직류 전원 전압과 바이어스 저항 RBIAS에 의해 결정되는 바이어스 전류의 양에 의해 결정 - OTA의 유용한 특징 : 전압이득이 바이어스 전류의 양에 의해 조절 가능 고정 전압 이득을 가지는 반전 증폭기로서의 OTA Fig 14-16a

가변 전압 이득을 가지는 반전 증폭기로서의 OTA (전류의 방향은 반대) Fig 14-16a 가변 전압 이득을 가지는 반전 증폭기로서의 OTA

기본적인 OTA 회로 - 진폭 변조기 - 슈미트 트리거 (전류의 방향은 반대) 진폭 변조기로서의 OTA Fig 14-16a 슈미트 트리거로서의 OTA OTA 슈미트 트리거의 기본 동작

14-4. 대수와 반대수 증폭기 아날로그 입력 데이터의 압축, 지수함수적인 출력을 가지는 트랜스듀서의 선형화 및 아날로그의 곱셈이나 나눗셈을 요구하는 응용분야에 이용 (전류의 방향은 반대) 대수 증폭기 Fig 14-20 Amplitude modulation OTA (전류의 방향은 반대) 반대수 증폭기

대수 증폭기를 이용한 신호 압축 대수 증폭기의 신호 압축에 대한 기본 개념 Fig 14-26 basic log-amp w/diode Fig 14-28 basic log-amp w/BJT 대수 증폭기의 신호 압축에 대한 기본 개념

14-5. 변환기와 그 밖의 연산 증폭기 (전류의 방향은 반대) 정전류원 첨두 검출기 전류-전압 검출기 전압-전류 검출기 14-5. 변환기와 그 밖의 연산 증폭기 정전류원 첨두 검출기 (전류의 방향은 반대) Fig 14-32 basic constant current op-amp 전류-전압 검출기 전압-전류 검출기