실험 3 : 비반전 증폭기 (Noninverting Amplifier)

【 이론 】

그림 7-8에 나타낸 것과 같이 OP-Amp를 비반전증폭기로 구성할 수가 있다. 이것은 입력신호가 비반전(+) 입력단자에 가해지기 때문이다.

저항

$$ R_1

은 입력요소라 하고,

$$ R_2

는 궤환요소라 하는데 궤환요소라는 말은 OP-Amp의 입력 중의 하나에 출력전압의 일부를 궤환시키기 때문에 붙인 말이다. 이 경우에 출력의 일부가 반전(-)입력으로 돌아오게 된다. 비반전증폭기에 대한 출력전압은 다음과 같이 주어진다.

전압이득 혹은 입력전압에 대한 출력전압의 비는 다음과 같다.

결과적으로 비반전증폭기의 전압이득은

$$ R_1

의 값을 아무리 크게 하더라도 항상 1.0 보다 커진다. 입력신호가 OP-Amp의 비반전 입력단자에 가해지기 때문에 출력전압은 언제나 입력전압과 동위상이 된다. 더 쉽게 말한다면 입력전압이 정으로 될 때, 출력전압도 정으로 된다는 것이다. 입력과 출력전압의 차이는 단지 출력전압이 입력전압보다

$$ 1 + R_2 / R_1

배만큼 크게 된다는 것이다. 개루프이득

$$ A_OL

은 OP-Amp에 궤환을 걸지 않았을 때의 특성이다. 궤환이 있게 되면 폐루프이득

$$ A_CL

로 되어, 이 회로의 구성에 대한 전압이득은 아래와 같다.

루프이득

$$ A_L

은 개루프이득을 폐루프이득으로 나눈, 즉 다음과 같이 나타낼 수 있다.

실제적인 목적에 관하여 비반전증폭기의 입력임피던스는 OP-Amp 자신의 고유 입력임피던스이며, 그것은 입력 회로의 부하를 최소로 하는데 충분히 높은 값이 된다. 한편, 그림 7-20 회로의 출력임피던스는 다음 식에의해 결정된다.

여기서

$$ Z_oi~

는 제조회사의 사양서에서 정해진 OP-Amp의 고유 출력임피던스이다.