[학부 과정] 전자 회로 op-amp[5]

op-amp를 푸는데 중요한 컨셉

1. 입력 저항: 무한대 <전류가 흐르지 않음>

2. V3= A(V2-V1)

3. Negative feedback으로 V1과 V2가 같아진다. [4]

 

closed-loop gain

입력 전압 대비 출력 전압 :Vo/Vi은 -R2/R1이다.

유도는  위에 3개의 컨셉을 통해 도출된다.

Vo= 0 (v2=v1) - R2*I (I는 1번 개념을 통해 Vi/R1이다.)

식을 정리하면, -R2/R1이 나온다. 단 이때는 ideal한 op-amp 일 때이다.

그렇다면 non-ideal할 때는 -(R2/R1)/{1+(1+R2/R1)/A}이다.

Vo=G*Vi이다. V1=-Vo/A=-GVi/A이다.

오차율: 절댓값 G- R2/R1 / R2/R1 * 100이다.

 

open loop gain이 50% 줄어도 Negative feedback을 통해 closed loop가 되면 변화율이 둔감하게 처리해줄 수 있다. 

 

op-amp의 input resistence : 무한대 output resistence: 0이다.

inverting amp는 신호가 -단자로 들어가는 회로이다. 이 경우 전류가 흐르지 않기 때문에  Ri = v1/(v1/R1) = R1이다.

이 때, gain을 finite한 값으로 만들려고 하면 R1은 무한대가 되서는 안된다. 하지만 ideal한 op-amp에서는 입력 저항은 무한대이기 때문에 약점이 된다. 신호를 최대한 많이 넘기려면 입력 저항은 작아야한다. 출력 저항을 구하기 위해서 

 테브닌 등가회로를 구한 것처럼 들어오는 전원과 전류를 0으로 잡는다. output 저항은 0이라 괜찮다.

 

문제의 심각성: op-amp가 ideal하다고 가정했을 때, 이 closed-loop gain을 finite한 값으로 설정 못함.

반대로 gain을 어떤 값으로 설정하려고 할 때, 입력 저항이 무한대가 아니기 때문에, 신호가 잘 넘어가지 않음.

만약 gain 값을 100으로 만들려고 하는데, R1이 1M옴이라면 R2는 100M옴이어야 하는데, 너무 비싸고 구할 수 없다고 하면 약점이 된다.

 

극복하는 방법? 새로운 회로 설계 

그림 참조 2.9