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Lecture 10: Operational Amplifier
Jeong Wan Lee
전기회로이론 및 실험
Amplifier
저수준의 전기신호를 증폭하는 것
 Ideal Amp.

+
VS
+
-
RS
Amp.
Gain, A
RL
load
source
i)
–
–
VL
ii)
i) source가 본 Amp: 등가저항
ii) load가 본 Amp: 등가 source
VL  AVS
Op Amp의 등가회로
RS
VS
+
-
ROUT
+
VIN
-
RIN
+
AVIN
+
-
VL
-
RL
Amp
VIN
 RIN
RIN

VS , VL  AVS 
RS  RIN
 RS  RIN

RL

 R  R
OUT
 L
RIN  , ROUT  0  VL  AVS !!!




Op Amp 해석의 중요한 무기
RIN  , ROUT  0
Non
inverting
inverting
V+
V-
IIN
+
VIN
-
ROUT
RIN
+
-
AVIN
+
-
AV: voltage gain
(OL): op amp에 아무것도
연결되지 않을 때,
VOUT  AV (OL) (V   V  ), AV   (105 ~ 107 )
RIN  ,  I IN 
VIN
0
RIN
AV(OL)VIN
Inverting Amplifier
RF
IS
VS
+
-
RS
V-
V+
IIN
+
IF
-
At Node V- : I S  I F  I IN  0.
 노드의 전압 전류 관계:

+
VOUT
 I S  I F
VS  V 
VOUT  V 
IS 
, IF 
RS
RF
Cont...
VS  V   VOUT  V 


RS
RF

한편,
VOUT  AV (OL) (V   V  )  V  AV (OL)
VS
1 VOUT
VOUT
1 VOUT




RS RS AV (OL)
RF
RF AV (OL)
 VS  VOUT
RF
RS
VOUT
RF

VS
RS
Inverting amplifier

Closed loop gain은 항상 음이다.
Cont...
V  V   
VOUT
AV (OL)
한편
이므로, V   V 
 Op Amp는 99% 이상 negative feedback을
사용한다. (V-쪽으로 feedback)

–

회로의 안정 & noise의 제거에 우수하기
때문
Op Amp 해석의 중요한 무기
RIN  , ROUT  0 . I IN  0, V   V 
Negative feedback인경우만
Non-inverting Amplifier
RF
IS
R1
IIN
VS
+
-

R2
+
IOUT
IF
+
-
VOUT
Op Amp의 특성에서, I IN  IOUT  0
–
node에서의 전류;
I F  I S  I IN  I S
Cont...

전압과 전류의 관계:
R2에 전류 흐르지 않음
VOUT  V 
V  V  VS
IF 
, IS 


RF
R1
R1 R1
negative feedback
VOUT  VS VS
 IF 

RF
R1
VOUT 
RF  * Closed loop gain (항상 +)


 1 
 * non-inverting amp
VS
R
1 

Differential Amplifier
RF =R2
I2
I1
V1

+
-
V2
R1
+
+
-
+
-
R1
VOUT
R2
node에서의 전류; I1  I 2
VOUT  V  VOUT  V 
V1  V  V1  V 
I2 

, I1 

R2
R2
R1
R1
Cont...


V   V1 VOUT  V 

R1
R2
따라서,
한편,
VOUT
R2
V  V2
R1  R2

R2
R2 R2
R2
R2
 V2

V2  V1 
(V2  V1 )
R1  R2 R1 R1  R2
R1
R1
VOUT
R2


V2  V1 R1
* Closed loop gain (항상 +)
* differential amp
(noise 제거에 사용)
Cont...

White Noise
–
–

noise의 분포가 가우시안 분포인 noise
대부분의 노이즈의 형태에 해당
Differential Amp의 noise제거
–
V1 에 생긴 noise와 똑 같은 noise가 V2 에서도
생길 때, diff. Amp는 깨끗하게 noise를
제거한다.
Instrumentation
Non-In Amp
Sensor
Diff. Amp
Non-In Amp
Amplifier System

센서 전압과 아주 작은 신호를 분리하여
증폭한 후, Diff. Amp에서 noise 제거