Transcript (7판)13장

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Chapter 13
기타 연산 증폭기회로
Electronic Device (Floyd )- Ch. 13
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13-1. 비교기
• 비교기 – 하나의 전압을 다른 전압과 비교하는 회로
•영
전위검출
검출
영
전위
- 두 개 입력 전압의 관계가 크거나 작을 때 두 상태중 하나가 출력
- 입력 전압이 어느 일정 레벨을 넘는 것을 감지할 때 사용
(영 전위 검출기)
영 전위 검출기
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영이 아닌 전위 검출기
- 영 전위 검출기에 고정된 기준전압을 반전 입력에 연결하면 정(+)과
부(-)의 전압을 검출
영이 아닌 전위 검출기
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비교기에서 입력 잡음의 영향
- 잡음에 의해 출력 상태를 전환시키는 원인
비교기 회로에서 잡음의 영향
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히스테리시스 잡음의 영향 줄이기
- 비교기의 잡음에 의한 영향을 줄이기 위해 히스테리시스라는
정귀환 사용
- 히스테리시스 : 입력전압이 높은 값에서 낮은 값으로 변할 때보다
낮은 값에서 높은 값으로 변할 때 기준 레벨이 더 높아지는 현상
- 슈미트 트리거 : 히스테리시스를 갖는 비교기
- 히스테리시스 전압 :
VUTP 
VLTP
VHYS  VUTP  VLTP
R2
(Vout(max) )
R1  R2
R2

(Vout(max) )
R1  R2
히스테리시스를 위해
정귀환을 갖는 비교기
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VUTP 
R2
(Vout(max) )
R1  R2
VUTP 
(a) 입력이 UTP를 지나는 순간 출력은 최대 정(+)의
전압에서 최대 부(-)의 전압으로 전환
(b) 입력이 LTP를 지나는 순간 출력은 최대 부(-)의
전압에서 최대 정(+)의 전압으로 전환
(c) UTP나 LTP에 도달하면 한 번만 트리거
입력신호에 포함된 잡음의 영향을 무시 가능
히스테리시스를 갖는 비교기의 동작
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R2
(Vout(max) )
R1  R2
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출력 제한
- 제너 다이오드를 사용하여 출력을 제너 전압으로 제한
출력 제한 비교기
이중 제한 비교기
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제한 비교기 동작
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비교기 응용
• 과열 검출 회로
- 임계온도를 감지하기 위한 정밀 과열 감지 회로
과열 검출 회로
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• 아날로그-디지털(A/D) 변환
- 선형 아날로그 시스템이 디지털
시스템에 입력을 공급해야 할 때 필요한
인터페이스
- 전압분배기에 의해 만들어진 기준
전압과 선형 입력전압을 비교(병렬
비교기)하여 입력이 기준전압을
초과하면 비교기의 출력이 높은 상태로
출력
- 3자리 출력을 위해 2n-1개의 비교기
필요
- 비교기 수의 증가 및 짧은 변환시간
비교기를 이용한 A/D 변환
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13-2. 가산 증폭기
이득이 1인 가산 증폭기
- 가산 증폭기는 둘 또는 그 이상의 입력의 합이 음(-)의 값으로 출력
I T  I1  I 2 , VOUT   I T R f
V
V
VOUT  ( I1  I 2) R f   IN 1  IN 2
R2
 R1
if , R1  R2  R f
(전류의 화살표 방향은 전부 반대)

 R f

V 
V
VOUT   IN 1  IN 2  R  (VIN 1  VIN 2 )
R 
 R
VOUT  (VIN1  VIN 2  VIN 3    VINn )
두 개의 입력을 갖는 반전 가산 증폭기
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1보다 큰 이득을 갖는 가산 증폭기
VOUT  
Rf
R
(VIN 1  VIN 2  VIN 3    VINn )
n 개의 입력을 갖는 가산 증폭기
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평균 증폭기
- 입력전압의 평균값 출력
Rf
1

R
n
스케일링 가산기
- 입력 저항값을 조절함으로써 가산 증폭기의 각 입력에 다른
가중치를 인가
- 특정입력의 가중치는 입력저항과 Rf의 비로 결정
VOUT
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Rf
Rf
 Rf


 
VIN 1 
VIN 2   
VINn 
R2
R1
 R1

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응 용
• D/A 변환
- 디지털 신호를 아날로그 신호로
바꾸기 위한 인터페이스
- 스케일링 가산기
네 자리 DAC 로 사용된 스케일링 가산기
- R/2R 래더 D/A 변환기
R/2R 래더 DAC
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13-3. 적분기와 미분기
연산증폭기 적분기
- 귀환소자는 커패시터이고, 입력저항 R과
함께 RC 회로 구성
- 커패시터 충전 방법
I 
Q  I C t , Q  CVC  VC   C t
C 
연산증폭기 적분기
(전류의 화살표 방향은 전부 반대)
- RC 회로를 갖는 연산증폭기를 적분기로
사용하는 이유는 커패시터의 충전전류를
일정하게 하여 지수 함수적인 전압보다 직선
전압을 만들게 하기 위함.
적분기에서의 전류
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- 커패시터 전압
- 출력 전압
일정한 충전 전류에 의해 C 양단에
유기되는 선형 램프전압
(전류의 화살표 방향은 전부 반대)
- 출력의 변화율
VOUT
V
  in
t
Ri C
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일정한 입력전압에 의한
적분기의 램프 출력
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연산증폭기 미분기
- 적분기에서 커패시터와 저항의 위치만
바꾸어 구성
I C  I in이고 VC  Vin일때
(전류의 화살표
방향은 전부 반대)
V 
V 
VC   C C이면 I C   C C
 t 
 t 
반전입력의 전류는 무시할 수 있으므로
연산증폭기 미분기
I R  IC
출력전압은 VOUT  I R R f  I C R f
 VOUT
V 
  C  R f C
 t 
삼각파 입력에 따른 미분기 출력
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램프 입력을 갖는 미분기