OPAMP 증폭기

목차

1. 목적

2. 이론

3. 실험 기계 및 부품

4. 시뮬레이션

본문내용

b는 영전위(imagenary ground)이므로 a점에 전압 Vi　을 가하면 I = Vi/R1 의 전류가 흐른다. 이 전류는 OP amp의 입력 단자 b에 흐르지 않고(입력 임피던스가 매우 크기 때문에) 귀환 저항 R2를 통하여 출력 단자 c에 유입한다. 이것에 의하여 c점의 전위는 b점의 전위(0V)보다 내려가서 출력 단자 c에는 Vo = -R2I = -(R2/R1)Vi 인 전압이 나타난다. 따라서 회로의 전압 증폭도 G는 Vo/Vi = -(R2/R1)가 되어 Op 앰프의 증폭도 A에 의하지 않고 저항비만으로 정해진다.
이와 같이, 부귀환을 건 OP amp를 이용하면 외부 부착의 저항비만으로 증폭도를 자유롭게 설정되므로 입력 전압이 넓은 범위에 걸쳐서 안정된 증폭이 된다. 또한 이 회로에서는 전압 증폭도가 OP amp자신의 증폭도와는 관계가 없으므로 Op amp 제조상의 불균일이나 온도 등의 영향을 받지 않고 설계 상태의 동작이 얻어진다. 그림 7.의 회로는 입력 전압을 반대의 극성으로 증폭하므로 반전 증폭 회로라 불린다.
(6) 동상모드 제거비 ( CMRR ;Common mode rejection ratio )
연산증폭기는 차동 증폭기이다. 여기서 차동이란 차이란 의미이며, 연산증폭기의 두 입력단자에 인가된 전압의 차이만을 증폭한다는 의미이다. 즉 이상적인 연산증폭기인 경우에는 증폭기입력에 인가된 전압의 차이가 아무리 적더라도 이를 증폭해 낼 수 있다는 의미이다. 그러나 실제적인 연산증폭기는 매우 작은 차이 전압을 구분한 후에 이를 증폭해 낼 수 없다. 그리고 그 차이 전압을 구분해 내는 능력은 연산증폭기의 종류에 따라서 달라진다. 즉 인가된 두 전압의 차이를 구분해 낸 후, 이를 증폭할 수 있는 능력의 정도를 가늠케 해 주는 척도가 곧 동상모드 제거비이다. 이상적인 연산증폭기의 동상모드 제거 비는 무한대이다. 용어에서 동상의 의미는 두 입력신호가 공통으로 가진 신호란 뜻이다. 즉 입력에 인가되는 두 신호를 표현할 때, 각각의 신호는 두 신호가 가진 공통신호와 차이신호로 표현될 수 있다. 표현된 신호 중에서 연산증폭기가 증폭해 내는 신호는 차이신호이다.
(7) 슬루 율 ( Slew rate )
연산증폭기의 출력단자를 반전단자에 직접 연결시키면 이는 전압이득이 1인 증폭기가 된다. 이 연결 상태 하에서 비반전 입력단자에 신호를 연결한 후에 출력 전압의 시간에 따른 변화를 관측한다. 이 때 출력전압의 시간 변화율이 최대인 값을 슬루율이라고 부른다. 무한대인 슬루율이 이상적인 경우이다. 슬루율에 의해서 이득이 0[dB]인 점의 대역폭이 결정된다. 그리고 이 슬루율이 발생되는 이유는 연산증폭기 내에 들어 있는 주파수 보상용 용량에 기인된다. 연산증폭기를 사용하여서 매우 낮은 이득과 매우 높은 이득을 구현할 수 있다. 이를 다른 말로 표현하면, 연산증폭기 역시 하나의 증폭기이기에 발진 가능성이 높아진다. 이를 방지하기 위하여 연산증폭기 내부에는 우성극점 보상법(dominant pole compensation)에 의한 주파수 보상용 용량을 사용해야만 한다. 그러나 용량이 가진 주파수에 따른 리액턴스의 변화로 인하여 주파수에 무관한 특성을 갖는 증폭기의 제작은 불가능하다. 이 이유로 인하여 실제의 연산증폭기는 유한한 이득-대역폭 곱을 가지게 된다.
특히 슬루율의 조사시는 출력단자를 반전단자에 연결하고, 비반전 단자에 펄스를 인가한다. 이 경우 인가된 펄스가 주파수 보상용 용량을 충전 및 방전시키기 위한 유한한 시간이 필요하며, 유한한 이 시간으로 인하여 슬루율이 유한하게 된다.
밑의 그림에 보인 단위-이득 플로워에 대해 생각해 보면,
그림.9 (a)단위-이득 플로워. (b)입력 계단 파형.
(c)V가 작을 때 관측되는, 지수적으로 상승하는 출력 파형.
(d)V가 클 때 관측되는, 선형적으로 증가하는 출력 파형
선형적으로 상승하는 출력 파형의 기울기를 슬루율이라고 부르며, 슬루율(SR)은, 연산 증폭기가 따라갈 수 있는 출력 전압의 최대 변화율로서,
로 정의된다.
3. 실험 기계 및 부품
① DC power supply(Dual) - 1
② AF Generator - 1
③ Oscilloscope - 1
④ IC : μA 741 - 1
⑤ 저항 : 1 kΩ - 2
2.2 kΩ - 1
10 kΩ - 1
108 kΩ - 1
47 kΩ - 1
22 kΩ - 1
⑥ 콘덴서 : 1 μF - 2
4. 시뮬레이션
⑴ CMMR 시뮬레이션 회로도
(2) Slew rate 회로도

키워드

OPAMP,   증폭기,   슬루율