03. [OP AMP] - 반전 증폭기

03. 반전 증폭기

안녕하세요 JnP입니다.

오늘은 반전 증폭기 식을 유도해보고 최종 결과 값을 공부하겠습니다.

 

반전 증폭기의 조건은

1) 반전증폭기 입력이 +극성이 들어오면 출력은 -극성으로 변화하여 출력이 됩니다.

2) 반전증폭기 입력이 - 극성이 들어오면 출력은 +극성으로 변화하여 출력이 됩니다.

즉, 출력극성과 입력극성이 무조건 반대로 된다고하서 반전증폭기 이라고 합니다.

 

반전 증폭기 기본 회로를 보여드리겠습니다.

그림 1) 반전 증폭기 기본 회로도

반전증폭기 최종 공식은 바로 보여드리겠습니다.

그림 2) 반전 증폭기 최종공식

최종 공식과 기본 회로도를 보셨으니 다음으로 공식 유도를 해보겠습니다.

우선 최종공식을 유도하기전에 몇가지 공식과 개념을 알고 접근 하여야합니다.

1) 키르히호프의 전류법칙(들어간 전류 와 나온 전류의 합은 같다)

2) 가상단락(반전 단자의 입력 전위와 비반전 단자의 입력 전위가 같아진다)

*전위가 같아졌다고 실제로 단락 된것은 아닙니다.

3) 옴의법칙

그림 2) 반전 증폭기 이해를 돕기위한 그림

 

키르히호프의 전류 법칙을 이용하면

그림 3) 전류 법칙

I0 와 I1을 구하여 봅니다. 이때 빨간동그라미가 중요합니다. 

처음강의때 OPAMP 의 이상적인 특징중 중요하다고 강조한것중에 하나가 바로 입력 입피던스는 무한대 라고 강조 하였습니다. 이 특징과 적용시켜보면 전류는 저항이 더 작은쪽으로 흐른다고 볼수 있습니다.

그리고 가상단락에 의해 I0는 0A 이가 흐르고,V2의 전압은 0이 될것입니다. 그리고 I1으로 모든 전류가 흐르게 될것입니다. 이제 옴의 법칙을 사용하여 It 와 I1을 구해 봅시다.

그림 4) 옴의 법칙을이용한 공식

전류는 저항 분의 전압입니다.

It를 구하자고하면 Ri양단에 걸리는 전압을 구하고 Ri를 나누어 주면 흐르는 전류가 될것입니다.

I1도 마찬가지로 Rf양단에 걸리는 전압을 구하고 Rf를 나누어주면 흐르는 전류가 될것입니다.

이때 V2가 중요합니다. V2의 전압은 가상단락에 의하여 흐르지 않다고 가정해보고 그림4)의 공식을 그림3)에 대입시켜 보겠습니다.

그림 5) 대입한 결과

V_out을 남기고 표현 해주려면 양단에 -Rf를 곱하여 주겠습니다.

그림 6) 최종 결과값

그러면 처음에 언급한 공식과 최종결과 공식이 같다는걸 볼수 있습니다.

오늘은 이상 마무리 하겠습니다.

 

오늘 강의는 마치겠습니다.

많은 도움이 되었으면 좋겠습니다.

 

앞으로 OPAMP 강의 DIGITAL 회로 강의 이를 이용한 회로설계 PCB 설계 제어 까지 해볼 예정이니 많은 참여 부탁드립니다.

이해가 안가시거나 부족한 부분이 있다면 피드백은 항상 감사하겠습니다.

다음강의에도 더좋은 내용으로찾아 뵙겠습니다.

감사합니다.