OPAMP(연산증폭기) 기본 회로

OPAMP를 사용한 회로 중 기본 회로들을 중심적으로 알아본다.

해당 회로들은 설계하는데 많이 사용되므로 형태를 알아두어야한다.

1. 비교기(Comparator)

궤환 없는 회로는 비교기로써 동작된다.

VOUT = A * (V+ - V-)

이상적인 OPAMP에서 볼때 V+ 가 V- 보다 크다면 출력은 +무한대의 출력을 하게 되고 반대라면 -무한대의 출력을 하게 된다. 그러나 실제 OPAMP는 전원 범위 내에서 동작되므로, 양의 포화전압 또는 음의 포화전압으로 출력한다.

2. 버퍼 회로(Unity Gain Buffer / Voltage Follower)

 

버퍼회로는 이득이 1이라서 Unity Gain Buffer 또는 전압 팔로워 (Voltage Follower)라고도 부른다.

OPAMP 버퍼는 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 가지기 때문에, 다른 회로의 임피던스 영향을 최소화할 필요가 있을 때 또는 출력 전류가 부족한 회로에 출력 전류를 강화할 목적으로 사용된다.

3. 전압 변환기 (Voltage Converter)

입력 전류를 전압으로 변환시킬 목적으로 사용된다.

Vout = -Rf + Iin

4. 비반전 증폭기 (Noninverting Amplifier)

+비반전 단자로 신호 입력을 받는 구성을 비반전 증폭기라 한다.

입력 신호를 + 비반전 단자로 받기 때문에 높은 입력 임피던스를 가질 수 있다.

비반전이라는 이름에서와 같이 입력 신호와 출력 신호의 극성이 역전되지 않고 동일 하며, 증폭률은 항상 1보다 큰 출력이 된다.

Vout = Vin * (1+Rf/Rin)

5. 반전 증폭기 (Inverting Amplifier)

-반전 단자로 신호 입력을 받게 되어 신호가 역전되어 출력된다. 앞에서 본 비반전 증폭기의 증폭률은 항상 1보다 커서 전압의 증폭만 가능하지만, 반전 증폭기는 증폭률이 1보다 작게 할 수 있어 전압을 감소 시킬수 있다.

Vout = - Vin * (Rf/Rin)

실제 회로에서 반전 증폭기는 출력 전압의 극성이 입력 전압과 반대이기 때문에, 반드시 양전원 OPAMP를 사용해야한다.

또한 입력 임피던스는 Rin으로 무한대가 아니므로, 높은 입력 임피던스가 필요하다면 외부에 전압 팔로워를 구성하여 신호를 입력해 준다.