Op Amp   Operational Amplifier   연산 증폭기

(2020-08-25)

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. 연산 증폭기의 주요 특징

  ㅇ 표준 패키지(IC)화 되어있음 
     - 신뢰성 좋음, 저 가격, 소형화, 저 전력 소모 등
     - (최초의 IC화된 Op Amp 출현, 1968년 Fairchild社, μA741) 

  ㅇ OP Amp의 종류로는 수천개가 넘으며, 
     - 그 속에는 수십개의 내부 트랜지스터로 구성되어 있으며,
     - 잘 정의된 외부 단자 특성을 갖음

  ㅇ 연산이라는 명칭 사용 (1947, John R. Ragazzini)
     - 초기 아날로그 컴퓨터에서, 부귀환 구조에 적당한 외부 소자의 선택으로,
     - 증폭,덧셈,뺄셈,미분,적분연산이 가능한 특수한 고 이득 증폭기 라는 이유

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

  ㅇ 회로 기호
        
    

3. 연산 증폭기의 내부 구성차동증폭기 (고 임피던스의 두 입력 입력단)
  ㅇ 전압증폭기 또는 레벨 시프터 (고 이득증폭단)
  ㅇ 푸시-풀 증폭기 (저 임피던스의 단일 출력단)
       


4. 연산 증폭기의 외부 단자

  ㅇ 필수 단자
      
     - 3개의 신호 단자(2개 입력, 1개 출력)
        . v : 반전 입력 단자(inverting input terminal)
        . v : 비반전 입력 단자(noninverting input terminal)
           .. v = v - v : 차동 신호 (differential signal)
        . v : 출력 단자
     - 2개의 직류 전원 공급 단자를 갖음
        . 공급 전압 (Bipolar 2극, +V,-V) : ±15 V, ±1.25 V, +1.24 ~ 0 V 등 
           .. (BJT : +V ~ -V, CMOS : +V ~ -V)
     - 한편, 접지 단자가 없음
        . 외부 공급 전원 측에서 접지 해결

  ㅇ 기타 단자
     - 특수 목적에 따라, 주파수 보상용, 오프셋 널링(offset nulling) 등의 단자가 있음

  ㅇ 초기, 741 IC 칩 단자구성 例)
      
     - 1번 핀 옆에, 점(dot)이나 홈(notch)으로 표시됨 
     - 8번 핀은, NC(Not Connected)


5. 연산 증폭기회로 파라미터

  ㅇ 주요 파라미터 : (이상적인 경우)
     - 입력 저항 R (임피던스 Z) : 무한대 (∞)
     - 출력 저항 R (임피던스 Z) : 영 (0)
     - 개방루프 전압 이득 A : 무한대 (∞)
        . 대략 십만 ~ 백만 배 정도
     - 주파수 대역폭 BW : 무한대 (∞)
     - 오프셋 전압 : 입력이 없으면 출력도 없음 
        . 차동 입력 전압이 영(v = v - v = 0)일 때, 
        . 출력 전압 v도 영(0) 
     - 공통모드제거비 (CMRR) : 무한대 (∞)
        . 차동 모드 신호 : 높은 이득 제공
        . 공통 모드 신호 : 매우 작음 (거의 0)

  ㅇ 기타 파라미터
     - 슬루율
     - 주파수응답 (GBP) 등

  ※ ☞ 연산증폭기 회로 해석 참조
     - 높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스, 이상적인 전압증폭기로써 모델화, 무한대 대역폭,
       오프셋 전압,전류가 0, 단지 차동 신호에 만 응답, 두 입력 단자 간에 가상 단락6. 연산 증폭기의 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 例) 
        . 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]
  1.   기술공통
  2.   기초과학
  3.   진동/파동
  4.   전기전자공학
        1. 전기전자공학
        2. 전기 (Electricity) 이란?
    1.   디지털공학
    2.   신호 및 시스템
    3.   회로해석
    4.   전자기학
    5.   초고주파공학
    6.   반도체
    7.   전자회로
          1. 전자 회로
      1.   전자회로 기초
      2.   트랜지스터 동작
      3.   증폭기
            1. 증폭(기)
            2. 증폭기 구분
        1.   바이어싱
        2.   소신호 증폭기
        3.   등가회로 모델
        4.   연산증폭기
              1. 연산증폭기 (Op Amp)
              2. 연산증폭기 특징 해석
              3. 슬루율
          1.   차동 증폭기
          2.   연산증폭기 기초응용
        5.   부귀환 증폭기
        6.   증폭기 주파수응답
        7.   전력증폭기
        8.   집적회로 증폭기
        9.   증폭기 기타일반
      4.   발진기
      5.   펄스파형회로
      6.   기초응용회로
      7.   부품/소자/기타
    8.   전기공학
    9.   자동제어
    10.   전자공학(기타일반)
  5.   방송/멀티미디어/정보이론
  6.   통신/네트워킹
  7.   정보기술(IT)
  8.   공학일반(기계,재료등)
  9.   표준/계측/품질
  10.   기술경영

 
        요약목록     참고문헌