[OP-AMP] OP-AMP란? OP-AMP의 특징, 가상접지

 

 

안녕하세요. 취업한 공대누나입니다.

오늘부터는 OP-AMP에 대해 공부해 보도록 하겠습니다.

저는 주로 비교기, 증폭 용도로 많이 사용하곤 하는데요.

그렇다면 OP-AMP는 무엇이고 왜 사용하는지 천천히 알아보도록 합시다.

 

 

1.  OP-AMP란?

Operational Amplifier, 연산 증폭기라고 불리는 OP-AMP라는 이름은

최초 덧셈, 뺄셈, 미분, 적분과 같은 수학적 연산을 수행하는데 활용된 것으로부터 붙여졌습니다.

 

OP-AMP (이미지 출처 : Mouser)	OP-AMP의 기호 및 단자

 

 

실제 OP-AMP는 왼쪽 그림과 같이 생겼고, 기호로는 오른쪽 표에 있는 그림과 같이 나타냅니다.

연산 증폭기는 두 입력 전압의 차를 증폭합니다.

 

 

전원

기본적으로 OPAMP가 동작하기 위해서는 전원을 인가해주어야 합니다.

일반적으로 정측 전원단자와 부측 전원단자가 있습니다.

전원은 두 가지 면에서 동작 성능에 영향을 끼칩니다.

1. 각 OP-AMP는 동작이 보장되는 최저 및 최대의 전원 공급범위를 가집니다.

2. 입력 및 출력 전압은 전원 전압 범위를 넘지 않도록 제한합니다.

(조금 쉽게 말씀을 드리면 전원 입력이 +15V와 -15V인 OP-AMP의 출력은 15V와 -15V를 넘어설 수 없습니다.)

(일반적으로 Vcc는 양전압이며, Vee는 음전압이거나 접지입니다.)

 

 

입력 단자

OP-AMP에는 비반전 입력단자와 반전 입력 단자가 있습니다.

비반전 입력단자는 입력 신호와 출력 신호가 동일한 위상을 가지게 되며

반전 입력단자는 입력 신호와 출력 신호가 반전 위상을 가지게 됩니다.

 

출력 단자

두 입력 단자에 인가된 신호의 차를 연산 증폭기의 자체 이득만큼 증폭한 후

단일 신호로 출력 합니다.

 

이러한 특징을 가진 소자를 우리는 OP-AMP라고 합니다.

 

 

 

2. 이상적인 OP-AMP

 

 

이상적인 연산 증폭기의 특징은 다음과 같습니다.

 

1. 개루프 전압이득이 무한대입니다.

개방루프 이득이 무한대입니다.

이득은 무한대인데 출력 전압이 한정적이기 위해서는 두 입력단자 간의 전위차는 0입니다.

 

2. 입력 임피던스가 무한대입니다.

다른 회로의 출력이 opamp의 입력에 물려 있을 때 다른 회로에 영향을 주지 않습니다.

또한 입력 임피던스가 무한대이므로 두 입력 단자로 흐르는 전류는 0이 됩니다.

 

3. 출력 임피던스가 0입니다.

출력 임피던스가 크면 전압 강하가 일어나게 됩니다.

 

4. 대역폭이 무한대입니다.

DC에서 고주파 신호까지 왜곡없이 증폭할 수 있습니다.

실제로는 제한된 대역폭을 갖습니다.

 

5. Output offset 전압이 0입니다.

output offset이란 op amp의 입력이 모두 gnd일 때의 출력 전압을 의미합니다.

실제 op amp에서는 출력에 약간의 offset 전압을 가집니다.

 

 

 

3. 가상 접지(Imaginary short), 가상 단락(Virtual ground)

 

 

 

가상 단락 

두 입력 단자 사이의 전압이 0에 가까워 두 단자가 단락된 것처럼 보이지만,

두 단자의 전류가 0인 특성을 말합니다.

 

가상 접지

op-amp의 비반전단자를 접지시키고 반전 단자에 부귀환을 걸면,

연산 증폭기 입력단자 사이의 가상단락 현상에 의해

반전단자가 접지된 것처럼 보이는 특성입니다.

이러한 현상은 물리적인 실제적 단락이 아니기 때문에

가상접지라고 합니다.

 

 

 

오늘은 OPAMP의 기초와 이상적인 조건, 가상접지에 대해 알아보았습니다.

혹시라도 어려운 내용, 틀린 내용이 있으면 댓글 달아주세요.

감사합니다. ^_^