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위 그림을 보고 지난시간에 공부했던 내용을 떠올려보면...

 

OP AMP라는 것은 수학적인 연산을 가능케 하기위해 사용한다 하였었죠.

 

또한 중요했던 것은 OP AMP가

 

제아무리 증폭역할을 한다하여도.

 

없는 전압을 뻥튀기 해주는게 아니라 증폭전압은 공급전압에 제한된다

 

라는 사실을 공부했습니다.

 

마지막으로 개루프 회로에 기술하고 이번시간에

 

폐루프 회로에 대해서 공부하기로 하고 마무리 했었습니다.

 

지난시간에 이어 이번시간엔

 

폐루프 회로와 개루프 회로의 OP AMP의 성질은 무엇인지

 

알아보는 시간을 가져보겠습니다.

 

백문의 불여일견이라하죠.

 

설명에 앞서 예제를 살펴보는 것으로

 

폐루프 회로와 개루프 회로의 차이를 이해해보겠습니다.

 

먼저 아래와 같은 회로가 있다고 가정해봅시다.

 

 

 

회로가 좀 특이하죠?

 

우리가 배웠던 OP AMP이기는한데.

 

출력쪽의 신호에 R2라는 저항을 직렬로 연결함으로써

 

다시 OP AMP의 -쪽으로 신호가 인가되고 있죠.

 

개루프와 다르게 폐루프 회로는 이렇게 출력이 입력으로

 

되먹임되는 경우를 말하는데요.

 

시간이 충분히 흐른 이후

 

제어공학이라는 과목에 대해서 자세하게 기술할텐데

 

거기에서 매우매우 중요하게 다루어지는 항목입니다.

 

꼭 이해하시기 바랍니다.

 

먼저 이 회로를 해석하기 위해서는

 

아래 세가지 정보가 필요합니다.

 

1. 개방루프 전압이득

 

2. 입력저항

 

3. 출력저항

 

이러한 정보는 어디나와있냐면...

 

구글링해서 LM741이라는 모델의

 

데이터 시트를 검색해보면

 

 

여러 정보가 나오는데... 열심히 영어를 해석하다 보면 나온답니다...

 

번역요약:

 

실제 OP AMP는 출력 임피던스가 유한하고 741 모델의 경우 약 75옴입니다.

 

정리하면,

1. 개방루프 전압이득

2* 10^5

 

2. 입력저항

2 MEGA OHM

 

3. 출력저항

75 OHM

 

그럼 우리는 위 회로1을

 

주어진 기초자료(개루프 전압이득, 입력저항, 출력저항)를

 

토대로 아래와 같이 다시 그릴 수 있습니다.

 

 

연산증폭기 회로 개요 1 포스팅에서 배웠듯

 

출력측 Vo의 전압은

 

A 라는 종속 전원에 의해 영향을 받는데

 

종속전원 A는 개방루프 전압이득입니다.

 

여기서 개방루프 전압이란 입력전압에 비해서 출력전압이 얼마나 뻠핑되는지

 

개방루프일때 기준으로 비율을 나타낸 것이죠.

 

즉 개방루프일때 전압이 얼마나 뻠핑되느냐에 대한 수치가 A에 해당하고

 

그런 A는 출력신호를 R2를 통해서 다시 입력핀에 집어넣음으로써

 

새로운 회로를 생성한거죠.

 

우리는 이러한 회로를 폐루프 회로라고 명명합니다.

 

말이 좀 어려울수 있는데 천천히 다시 읽어보세요

 

그럼이제 회로를 해석해보는 시간을 가져보죠.

 

갑자기 뜬금포 얘기하나 던지겠습니다.

저는 수학을 잘하지도 않고 계산이 탁월하지도 않습니다.

                                                

                                                    그런데도 길게 계산을 했단말이죠?

자, 문제를 푸는것은 중요한게 아닙니다.

 

제가 왜 수식일 구태여 길게 늘여놓았을까요???

 

위 결과를 보세요

 

대부분은 결과주의으로 해답을 내는 버릇에 익숙해서 입력전압과 출력전압에 비율에 대해서

 

포커스를 맞추겠죠.

 

하지만 중요한건 입력과 출력전압의 비율이 아닙니다.

 

왜 폐루프 회로를 배우고 있는가이죠.

 

폐루프 회로가 중요한 것은

 

개방루프 전압이득 즉... A값에

 

거의 영향을 받지 않아서

 

민감하게 동작하지 않는다는 사실을 아는것이죠.

 

이게 무슨말이냐고요?

 

위 수식에서 제가 A에 대해서 풀었습니다.

 

수식 6을 보세요.

 

A값이 무지하게 커서.

 

사실상 수식6의 V1이 씹혀버리죠.

 

한편.

 

 A값이 무지하게 크니 어떠한 결과가 나타났습니까?

 

 

형광펜 친 부분의 Vo의 영향력이 아주 미미해졌습니다.

 

A가 200,000이 아니라 300,000이라고 달라졌을까요?

 

혹은 더큰 숫자 100,000,000 라고 달라졌을까요?

 

A가 커져도 실질적인 영향력은 미미합니다.

 

실제로 우리가 사용하는 일반적인 연산증폭기의 개루프 전압이득은

 

10^5 ~ 10^8 범위라고 하네요.

 

제가 전문적으로 설계 개발하는 전자회로 엔지니어는 아니기 때문에 언급이 조심스럽지만.

 

실제로..

 

미세한 변화에도 반응하는 전자소자는 다루기 매우 까다롭습니다

 

폐루프 회로를 사용하는 경우의 장점은

 

이렇게 제어하기 까다로운 전자소자에 안정성을 꾀할 수 있다는 것에

 

있다고 볼 수 있습니다.

 

때문에 OP AMP는 폐루프 회로를 많이 사용하는 것이구요.

 

결론적으로 OP AMP를 사용하여 설계하는건

 

많은 노오력이 필요합니다.

 

실제를 배웠으니 다음시간엔 이상적인

 

연산증폭기에 대해서 배워봅시다.