A+받은 연산증폭기 기초 결과보고서

실험 13. 연산증폭기 기초

1. 실험 장비 ① 신호(함수) 발생기 ② 직류 전원 장치 ③ 오실로스코프 ④ 프로브 ⑤ 브레드 보드 ⑥ 연결도선 ⑦ BNC 코넥터-악어클립 케이블 ⑧ OP AMP 2. 실험 내용 및 방법 연산증폭기는 전압 이득과 입력저항이 매우 크고 출력저항이 아주 작은 차동증폭기이다. 차동증폭기 란 입력 단자가 두 개인 증폭기로서 출력 전압이 두 입력전압의 차에 비례하는 증폭기를 말한다. 그림 1은 연산증폭기의 회로기호를 나타낸 것이며, 그림 2는 이것의 등가 회로이다. 두 개의 입력 단자와 한 개의 출력 단자가 있으며 ‘+’와 ‘-’의 전원 단자가 꼭 있어야 하고 접지 단자는 없다. 출력전압과 입력 전압의 관계식은 다음과 같다.

그림 1 연산증폭기의 회로 기호

그림 2 연산증폭기의 등가 회로

여기서 G는 개방회로 전압 이득이고, 는 비반전 입력전압, 는 반전 입력전압이다. 이상적인 연산증폭기는 다음의 특성을 가진다. ① 입력저항 →∞ ② 출력저항 ③ 개방회로 전압 이득 →∞ ④ 주파수 대역폭→∞ ⑤ 일 때 상용되는 실제의 연산증폭기의 특성은 위의 이상적인 경우에 가깝다. 입력저항이…(생략)

그림 3 연산증폭기의 전원과 부하 연결 출력 인출 대부분의 연산증폭기는 출력 단자가 한 개이며, 이 출력 단자에 부하를 접속할 때는 그림 3에서와 같 이 부하의 한쪽 단자를 연산증폭기의 출력 단자에 접속하고, 반대편 단자를 접지점에 접속하면 된다. 차동 입력전압 연산증폭기에는 두 개의 입력 단자가 있으며 이 두 단자에 인가된 전압의 차에 비례하는 전압이 출력 단자에 나타난다. 비반전 입력전압 는 접지 단자에 대한 비반전 입력 단자의 전위이고, 반전 입력전 압 도 접지 단자에 대한 반전 입력 단자의 전위이다. 이 두 입력전압의 차이인 차동 입력전압 에 비례하는 전압이 출력 단자에 나타난다. ◎ 영 교차 검출기 그림 4에서와 같이 연산 증폭기의 반전 입력 단자를 접지시켜 가 되게 하면 비반전 입력 전압이 차동 입력전압이 된다. 즉, 이다. 이 경우에는 입력전압이 하나뿐이므로 이것을 이라 하면, 이면 이고 이면 이다. 따라서 출력전압의 극성을 보고 입력전압의 극성을 알 수 있으며, 입력전압의 부호 변화를 출력전압의 극성 변화를 통하여 검출할 수 있다. 이러한 동작을 하는 회로를 영 교차 검출기라고 하며, 그림 4의 회로에서는 입력전압의 부호가 ‘-’에서 ‘+’로 바뀌면 출력전압이 에서 으로 바뀌고, 입력 전압의 부호가 ‘+’에서 ‘-’로 바뀌면 출력전압이 에서 으로 바뀐다. 즉, 입력전압의 부호변화와 출력전압의 부호변화가 같은 방향으로 일어 나므로 이런 회로를 비반전형 영 교차 검출기라 한다. 연산증폭기의 비반전 입력 단자를 접지시키고 반전 입력 단자에 입력전압을 인가하는 회로를 그림 5 에 나타내었다. 이 회로에서는 이므로 입력전압이 이다. 따라서 이면 이고, 이면 이다. 즉 입력전압의 부호가 ‘-’에서 ‘+’로 바뀌면 출력전압이 에서 으로 바뀌고 이벽전압의 부호가 차 검출기를 반전형 영 교차 검출기라 한다. ‘+’에서 ‘-’로 바뀌면 출력전압이 에서 으로 바뀐다. 이와 같이 출력전압의 부호변화가 입