Op Amp   Operational Amplifier   연산 증폭기

(2019-03-19)

OP 앰프

1. 연산 증폭기 (Operational Amplifier)

  ㅇ 다목적용으로 사용되는 매우 값싼 반도체 아날로그 능동소자
     - 단일칩화 : 표준 패키지(IC화)로 판매되고 있는 아날로그 집적회로/다단자장치/회로빌딩블록
     - 회로특성 : 매우 큰 입력 임피던스, 작은 출력 임피던스, 매우 큰 전압 이득
     - 동작특성 : 넓은 대역폭에 걸쳐 일정한 높은 이득을 갖음


2. 연산증폭기 주요 특징

  ㅇ 표준 패키지(IC)화 되어있음 
     * (신뢰성 좋음, 저 가격, 소형화, 저 전력 소모 등)
     - OP Amp의 종류로는 수천개가 넘으며, 
     - 그 속에는 수십개의 내부 트랜지스터로 구성되어 있으며,
     - 잘 정의된 외부 단자 특성을 갖음

  ㅇ 널리 사용되고 있는 이유
     - 저주파 영역에서 거의 이상적으로 선형적인 동작 특성을 보임

  ㅇ 연산이라는 명칭 사용 
     - 초기에 아날로그 컴퓨터에 가감승제 연산 기능을 수행했기 때문

  ㅇ 회로 기호
        
    

3. 연산증폭기 내부 구성차동증폭기 (두 입력 입력단)
  ㅇ 전압증폭기 또는 레벨 시프터 (고 이득 증폭단)
  ㅇ 푸시-풀 증폭기 (저 임피던스 단일 출력단)
       


4. 연산증폭기 외부 단자

  ㅇ 필수 단자
     - 3개의 신호단자(2개 입력, 1개 출력) 및 2개의 전원단자를 갖음
        . v- : 반전 입력 단자(inverting input terminal)
        . v+ : 비반전 입력 단자(noninverting input terminal)
        . vd = v+ - v- : 차동 신호 (differential signal)
     - 접지 단자가 없음
         

  ㅇ 기타 단자
     - 특수 목적에 따라, 주파수 보상용, 오프셋 널링(offset nulling) 등의 단자가 있음
     - 741 IC 칩 단자구성 例)
       


5. 이상적인 Op Amp 특징

  ㅇ 입력 저항 Rin(임피던스 Zin) : 무한대 (∞)
  ㅇ 출력 저항 Rout(임피던스 Zout) : 영 (0)
  ㅇ 개방루프 전압 이득 Av : 무한대 (∞)
  ㅇ 주파수 대역폭 BW : 무한대 (∞)
  ㅇ 오프셋 전압 : 입력이 없으면 출력도 없음 
     - 차동 입력 전압이 영(vd = v+ - v- = 0)일 때, 
     - 출력 전압 vo도 영(0) 
  ㅇ 공통모드제거비 CMRR : 무한대 (∞)


6. 연산증폭기 특징 해석

  ※ ☞ 연산증폭기 회로 해석 참조


7. 주요 응용 및 구분

  ㅇ 아날로그 회로 구성에서 가장 기본적인 능동소자 중의 하나로 활용됨
     - 넓은 대역폭, 낮은 입력 오프셋, 낮은 잡음 특성 등 주로 아날로그 응용

  ㅇ 연산증폭기는 개방루프 단독으로 회로를 구성하여 사용 않고,
     - 귀환(주로,부귀환)을 갖는 회로 구성 하의 회로 소자로써 많이 응용됨
        . 출력 단자로부터 입력 단자에 귀환 저항을 거는 형태로 연결됨
     - 응용 예 : 버퍼, 반전증폭기,비반전증폭기,가산증폭기,차분증폭기,적분기,미분기,비교기 등

  ㅇ 전원 공급 형태에 따른 연산증폭기의 구분
     - 단일 전원 방식, 2중 평형 전원 방식, 2중 불평형 전원 방식


[연산증폭기] 1. 연산증폭기 (Op Amp) 2. 연산증폭기 특징 해석 3. 슬루율
[차동 증폭기] [연산증폭기 기초응용]
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