OP Amp 반전, 비반전 증폭기 실험 해설(회로이론 1 실험)

이번 포스팅에서는 OP-Amp의 반전 증폭기와, 비반전 증폭기에 대해서 적어볼까 합니다.

(회로이론 레벨에서 진행이 됨으로 전자회로 실험에서 진행하시는 실험은 전자회로 실험에 따로 글을 올릴겁니다.)

 

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머릿말

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먼저 OP-Amp에 대해 첫 실험을 하시는 분들은 보고서에 대해서 증폭기의 단자들과 심볼, 전압 특성에 대해 적으실 것을 권장합니다.

 

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(용어 설명 및 특성, 심볼에 대해 아시는 분들은 이 부분은 생략 가능합니다)

간략하게 짚고 넘어가도록 하죠

 

실험에서 다루게 되는 8Pin 을 가지는 OP-Amp 입니다.

주의깊게 봐야하는 부분은 2, 3, 4, 6, 7번 핀들입니다.

 

표 1. 핀별 명칭과 역할

Pin No.	명칭	역할
1	Offset null	노화 또는 결함 때문에 성능 저하에 대한 보상을 위한 보조회로로 사용
2	반전 입력	입력 단자는 (-)로 표기 (편의를 제공하기 위해)
3	비반전 입력	입력 단자는 (+)로 표기 (편의를 제공하기 위해)
4	음의 전력 공급	OP-Amp를 구동하기 위한 양의 전력 단자, 즉 -Vee 또는 V-로 불림
5	Offset null	노화 또는 결함 때문에 성능 저하에 대한 보상을 위한 보조회로로 사용
6	출력	출력이 나오는 곳
7	양의 전력 공급	OP-Amp를 구동하기 위한 양의 전력 단자, 즉 +Vcc 또는 V+로 불림
8	No Connection	연결하지 않는다는 것, 이는 단자가 증폭 회로에 연결되지 않는 것을 의미

OP-Amp의 심볼 설명

회로상으로 표현하기 위해 OP-Amp 는 위 그림대로 간략한 심볼대로 표기할 수 있습니다.
(TMI : 삼각형의 의미는 증폭기)

 

여러분들이 실험하실 때 참고하셔야 되는 부분이 있는데요 OP-Amp는 전압 제약(Voltage Constraint)을 가지고 있습니다.

예를 들어 +VCC, -VCC를 5V로 인가하고 입력에 10V를 인가하면 출력은 5V까지만 출력이 되고 그 이상의 전압 레벨에 대해서는 잘리게 됩니다. (아래 그림 참조)

 

위 Fig 5.6과 같이 세 구간으로 나뉘여저 있는데 (양과 음의 포화 그리고 선형구간이 있습니다.), 실험에서는 선형 구간 내에서 실험을 하는 것을 참고하십시요.

 

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반전 증폭기

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반전 증폭기

반전 증폭기의 구조는 위 사진처럼 구성이 됩니다.

입력이 반전 입력에 전압이 인가되고, 비반전 입력 단자에는 접지에 연결되어 있습니다.

 

KCL로 계산을 통해 전압이득은 아래와 같다. (각 교재마다 증명과정이 다 달라서 헤이트로 통일했습니다)

 

 

 

위 식의 전압이득은 무엇을 의미하는 것일까요?

 

반전 입력단자에 있는 저항과 피드백 저항 Rf의 비(rate)에 따라 전압이득을 결정 할 수 있으며 반전된 입력을 가집니다.

다시 말하면 Rf의 저항을 키우거나 R1을 줄이게 되면 전압이득이 커지는 것을 알 수 있습니다.(보고서 핵심 내용)

 

2.  비반전 증폭기

 

비반전 증폭기는 반전 입력에 저항과 피드백 저항을 연결하고, 비반전 입력에 입력 전압을 인가합니다.

 

비반전 증폭기

비반전 증폭기는 KCL을 노드 Va에 적용하여 구할 수 있습니다.

 

 

비반전 증폭기의 전압이득은 반전 증폭기와 비슷하지만 약간의 차이점을 가지게 되는데요

 

전압이득이 최소 1이상을 가지게 되고, 반전 증폭기와 달리 반전이 된 위상을 가지지 않습니다.

 

R1=Rf 인 경우에는 전압이득이 2가 됩니다.

 

여러분들이 실험보고서를 적으실 때는 위에 설명한 특징들을 적으시길 바랍니다.

 

 

 

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실험 보고서 쓰는 법은 아래의 Part 들로 구성 되어있습니다.

 

Part 1. 서론 : 출처: https://doctorinformationgs.tistory.com/2?category=930785 [정보를 공유하는 이박사]

 

Part 2. 본론 :출처: https://doctorinformationgs.tistory.com/5 [정보를 공유하는 이박사]

 

Part 3. 실험 : 출처: https://doctorinformationgs.tistory.com/6 [정보를 공유하는 이박사]

 

Part 4. 결론 : 출처: https://doctorinformationgs.tistory.com/9 [정보를 공유하는 이박사]