Op Amp   Operational Amplifier   연산 증폭기

(2019-02-08)

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 특징IC화 되어있음 (신뢰성 좋음, 저 가격, 소형화, 저 전력 소모 등)
     - OP Amp의 종류로는 수천개가 넘으며, 그 속에는 수십개의 내부 트랜지스터로 구성되
       어 있으며, 잘 정의된 외부단자특성을 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 주요 구성차동증폭기 (두 입력 입력단)
  ㅇ 전압증폭기 또는 레벨 시프터 (고 이득 증폭단)
  ㅇ 푸시-풀 증폭기 (단측 저 임피던스 출력단)
     


4. 연산증폭기 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. 연산증폭기 회로해석적인 특징연산증폭기는 전압 이득이 매우 큰 전압제어 전압원(VCVS)으로 동작
     - 가장 단순하고도 이상적인 전압증폭기로써 모델화될 수 있음
     - 이상적인 등가회로
       
        . A는 차동이득(differential gain) 또는 개방루프이득(open-loop gain)
        . 통상, 전압이득 값이 104~106(80~120 dB) 정도

  ㅇ 높은 입력 임피던스(1~10 MΩ), 낮은 출력 임피던스(~1 MΩ)를 갖음
     - 따라서 연속하여 종속 연결시에도 부하로 작용하지 않음
        . 큰 입력 임피던스 : 구동 용이 
           .. 작은 전류(수 나노 암페어 정도) 만으로 구동 가능하므로,
           .. 원천 구동 전압이 거의 떨어지지 않음
        . 소 출력 임피던스 : 부하에 큰 출력 전압 전달이 가능 
           ..  큰 부하 구동 가능, 출력 전류 변화에 영향을 덜 받음

  ㅇ 단지 차동 신호에 만 응답
     - 두 입력의 동상 신호는 무시됨(동상모드 제거)
        . 무한대의 동상모드제거(CMRR) 특성을 갖음

  ㅇ 오프셋 전압,전류가 0
     - 입력 전압,전류가 0 일 때, 출력 전압,전류도 0
        . 그러나, 실제적으로 출력을 0으로 하기 위해 필요한 입력 오프셋 전압이 수 mV,
                  입력 오프셋 전류가 수 nA 정도 필요

  ㅇ 거의 무한대의 대역폭을 갖으며, 출력은 주파수와 독립적임
     - 거의 무한대의 주파수까지 일정한 이득 A 를 갖음

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


6. 주요 응용연산증폭기는 개방루프 단독 구성으로 사용되지 않고,
     - 귀환을 갖는 회로 소자에 많이 응용됨
     - 응용 예 : 버퍼, 반전증폭기,비반전증폭기,가산증폭기,차분증폭기,적분기,미분기,비교기 등

  ㅇ 넓은 대역폭 설정용, 낮은 입력 오프셋용, 낮은 잡음 특성용 등 주로 아날로그 응용
     - 아날로그 회로 구성에서 가장 기본적인 능동소자 중의 하나임


[연산증폭기] 1. 연산증폭기(Op Amp) 2. 슬루율
[차동 증폭기] [연산증폭기 기초응용]
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          1. 전자 회로
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        4.   연산증폭기
              1. 연산증폭기(Op Amp)
              2. 슬루율
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