[전자회로] OP AMP 응용 회로(반전 증폭기, 비반전 증폭기, 차동 증폭기)

안녕하세요 우물 안 커밋입니다 :)

오늘은 OP AMP의 대표적인 응용 회로인, 반전 증폭기 회로, 비반전 증폭기 회로, 차동 증폭기 회로에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 응용 회로를 보기에 앞 서, 꼭 알아야 하는 OP AMP의 특성을 다시 정리하고 가겠습니다.

 

*이상적인 OP AMP의 특성

1) 두 개의 입력단자 사이에 흐르는 전류는 0이다.

2) 두 개의 입력 단자의 전압은 같다.

 

자세한 내용은 아래 포스팅 참고해 주세요 :)

[전자회로] OP AMP란? 이상적인 OP AMP 특성 정리

 

1. OP AMP 응용 회로

 

1) 반전 증폭기 회로

위의 그림처럼 입력단자(-)에 신호를 입력하여 증폭하는 회로를 반전 증폭기 회로라고 합니다.

이상적인 OP AMP의 특성을 회로에 대입하여 식을 도출하겠습니다.

1) 두 개의 입력단자(+), (-) 사이에 흐르는 전류는 0이므로 i1과 i2의 전류는 같습니다.

2) 두 개의 입력단자(+), (-)의 전압은 같으므로, 입력단자(-)의 전압은 0V(가상접지)가 됩니다.

위의 조건을 식으로 표현해 보겠습니다.

정리된 식을 통해서 알 수 있듯이, 반전 증폭기의 전압이득(Gain)은 -R2/R1으로 음수가 됩니다.

따라서, 양의 입력신호가 증폭되어 음의 출력신호로 출력되기 때문에 반전 증폭기라고 부릅니다.

 

 

2) 비반전 증폭기 회로

위의 그림처럼 입력단자(+)에 신호를 입력하여 증폭하는 회로를 비반전 증폭기 회로라고 합니다.

이상적인 OP AMP의 특성을 회로에 대입하여 식을 도출하겠습니다.

1) 두 개의 입력단자(+), (-) 사이에 흐르는 전류는 0이므로 i1과 i2의 전류는 같습니다.

2) 두 개의 입력단자(+), (-)의 전압은 같으므로, 입력단자(-)의 전압은 Vin이 됩니다.

위의 조건을 식으로 표현해 보겠습니다.

정리된 식을 통해서 알 수 있듯이, 반전 증폭기의 전압이득(Gain)은 1+R2/R1으로 양수가 됩니다.

따라서, 양의 입력신호가 증폭되어 양의 출력신호로 출력되기 때문에 비반전 증폭기라고 부릅니다.

 

 

3) 차동 증폭기 회로

위의 그림처럼 두 개의 입력단자(+), (-)에 신호를 입력하여 그 차이를 증폭하는 회로를 차동 증폭기 회로라고 합니다.

이상적인 OP AMP의 특성을 회로에 대입하여 식을 도출하겠습니다.

1) 두 개의 입력단자(+), (-) 사이에 흐르는 전류는 0이므로 i1과 i3, i2와 i4의 전류는 같습니다.

2) 두 개의 입력단자(+), (-)의 전압은 같고, 입력단자(+), (-)에 임의의 전압 Vx라고 가정하겠습니다.

위의 조건을 식으로 표현해 보겠습니다.

정리된 식을 통해서 알 수 있듯이, 차동 증폭기는 입력 신호의 차이를 증폭하게 됩니다. 

따라서, (+) 입력신호가 (-) 입력신호보다 클 경우 비반전으로 신호차이가 증폭되고, 반대일 경우에는 반전으로 신호차이가 증폭됩니다. 

 

 

이번 포스팅에서는 OP AMP의 대표적인 응용 회로에 대해서 식을 도출하며 설명드렸습니다.

다음 포스팅에는 OP AMP를 선정할 때 고려되는 주요 스펙에 대해서 개념 및 설명을 정리해 보도록 하겠습니다.

오늘도 좋은 하루 보내세요 감사합니다 :)