op-amp의 기초 및 특성

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op-amp의 기초 및 특성에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.연산증폭기의 개요

2.등가회로

3.차동증폭기

4.신호동작모드
-단일입력
-차동입력
-동상입력

5.부귀환

6.연산증폭기의 임피던스에 부귀환이 미치는 영향

7.부귀환 연산증폭기의 구성
-반전회로
-비반전회로
-전압플로워

본문내용

Vin = Vd+AolBVd = (1+AolB)Vd 다시 Vd를 IinZin 으로 치환하면 Vin = (1+VolB) IinZin
이고, 여기서 Zin 은 연산증폭기의 개방루프 입력임피던스이다. Vin/Iin은 폐루프 비반전 연산증폭기의 전체 입력임피던스이므로 Zin(NI) = (1+AolB)Zin 이다. 부궤환을 가지는 증폭기의 입력임피던스가 연산증폭기 내부의 임력임피던스보다 훨씬 크다.
(2)바이어스 전류 및 오프셋 전압의 보정
OP-Amp는 차동 증폭기이므로 반전,비반전 2개의 입력단자를 쇼오트하면 차 전압은 제로 이므로 출력전압도 제로가 될 것이다. 그러나 실제적인 OP-Amp는 0V 입력에 대하여 출력이 0V로 주어지지 않는다. 여기에 남아 있는 전압이 오프셋(offset)이라 한다. 실제로 IC 내부의 TR이나 FET의 불균형 등으로 인하여 완전히 제로가 되지 않으며 입력 단자를 접지하여도 내부회로에는 아주 작은 전압이 남게 되고 출력에도 약간의 전압이 나타나며 이 출력의 오차 전압은 입력의 미소전압이 OP-Amp의 개방이득만큼 존속되어 출력에 나타난 것으로 간주하여 비반전단자의 입력전압으로 대치시킨 것이 입력 오프셋전압이라 한다. 오프셋은 1mV이하이고 온드 드리프트도 적은 것을 선택하여야 한다. 오프셋은 증폭기의 차동입력단에 작은 고정 전압을 조절할 수 있다. 이 작은 고정전압을 오프셋 전압(offset Voltage)이라고 한다. 이 전압은 OP-Amp의 오프셋을 정확하게 상쇄시키지 위해서 오프셋 전압의 크기와 극성이 상승되는 값으로 한다. Vin=0V일 때 Vout=0V가 되도록 입력 오프셋 전압을 조절하여야 한다.
7.부귀한 연산증폭기의 구성
(1)폐루트 전압이득
폐루프 전압이득은 외부귀환이 있는 경우의 연산증폭기의 전압이득이다.
증폭기 회로는 연산증폭기, 출력을 반전입력으로 연결시키는 외부 부궤환 회로로 구성된다.
폐루프 이득은 외부에 구성한 저항수치에 의해 결정되며 이를 통해서 정확히 조절 가능하다.
(2)비반전 증폭기
전압이득을 조절할 수 있는 비반전 증폭기이다. 입력신호는 비반전 입력단자에 인가되며, 출력은 Ri와 Rf 로 구성된 궤환회로를 통해 반전 입력단자로 궤환한다. Ri와 Rf는 전압분배 회로를 이루고 이로 인해 Vout이 감소되며 감소된 Vf 전압을 반전입력 단자에 연결시켜 부귀환을 형성시킨다.
의 귀환 전압을 같는다.
출력 전압은 이다.
폐루프 이득은 이다.
비반전 증폭기의 폐루프 이득은 연산증폭기의 개방 루프 이득에 전혀 의존하지 않으며 폐루트 이득은 Ri 와 Rf의 값에 의해서만 결정된다.
(3)반전증폭기
전압이득이 조절가능한 반전증폭기 회로는 입력신호는 직렬 입력저항 Ri 를 통하여 반전(-)입력단자에 인가되며, 또한 출력도 Rf를 통하여 동일 입력단자로 궤환한다. 이 때 비반전(+)입력단자는 접지에 연결시킨다. 상수 이득을 갖는 증폭기 회로 중 가장 널리 사용된다.
Iin = If 이고, Ri 저항의 한쪽이 가상접지(0V)됐으므로 Rf 양단자간의 전압은 Vin과 동일하다. 또한 가상 접지 때문에 Rf의 양단간의 전압은 -Vout과 동일하므로 이다. If=Iin 이므로 이다. 따라서 이다.
따라서 반전 증폭기의 이득은 Acl=이다.
(4)전압플로워
모든 출력전압이 반전(-)입력단자로 궤환되는 특수한 비반전 증폭기이다.
출력이 바로 입력으로 궤환되므로 전압이득이 없다. 전압플로어 구성의 가장 중요한 특징은 매우 높은 입력임피던스와 매우 낮은 출력 임피던스를 가진다는 점이다. 이러한 점 때문에 임피던스 전원과 낮은 임피던스 부하의 접속에 전압플로어를 사용할 경우, 전압 플로워가 거의 이상적인 버퍼 역할을 한다.
이다.

키워드

연산증폭기,   opamp,   오피엠프