[회로이론] OPAMP 응용회로 해석

이번엔 OPAMP 응용회로를 만들어보겠습니다.

 

 

 

반전증폭기와 비반전증폭기에 대한 이해가 부족하신 분은 아래 링크를 먼저 참고하시기 바랍니다.

https://tech-factory.tistory.com/entry/%ED%9A%8C%EB%A1%9C%EC%9D%B4%EB%A1%A0-OPAMP%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%A6%9D%ED%8F%AD%EA%B8%B0-%ED%95%B4%EC%84%9D

[회로이론] OPAMP(연산증폭기) 해석

 

문제에서 아래 수식을 만족시키는 회로를 만들라고 한다면 어떻게 해야할까요?

OPAMP를 하나만 써도 되지만 현재 우리는 반전증폭기와 비반전 증폭기만 배웠기 때문에

푸는게 쉽지 않습니다.

 

이럴 땐 OPAMP 2개를 사용하면 됩니다.

우선 반전 증폭기를 지나면 출력은 입력에 (-)와 저항의 비율(Gain)이 곱해진 값이 된다는 것을 알 것입니다.

그렇다면 위의 식을 만들 때 앞에 '2V1 + 3V2'는 반전 증폭기를 2번 거친다면 (-) x (-) = (+)가 되므로

최종적으로 출력은 (+) 가 될 것 입니다.

 

그런데 그냥 비반전증폭기를 쓰면 되지 않나? 라고 생각하실 수 있는데

비반전 증폭기는 입력 대비 출력의 비율이 (저항 비율 + 1) 이 되기 때문에 계산하기가 까다롭습니다.

그래서 비반전 증폭기만으로 만드는게 쉽습니다.

 

빨간 원은 Virtual Short(가상접지)!!

위 회로에서 우리는 빨간 원 부분이 가상접지인 것을 잊지 않고 풀이를 하면 됩니다.

이런 결과를 볼 수 있습니다.

이제 조건에 맞게 저항값을 만들면 됩니다.

V1에는 상수가 2, V2에는 3이므로 최소공배수는 6입니다.

그러므로 R3 = 6k, R1 = 2k, R2 = 3k 이렇게 설정하면 됩니다.

V1과 V2의 (-) 부호는 반전증폭기를 한번 더 거치면 (+)부호가 될 겁니다.

 

반전증폭기를 한번 더 붙였습니다.

여기서 우린 Vx의 값을 알고 있습니다.

이제 다음 단의 회로는 위에 풀이 했던 것과 똑같이 진행하면 됩니다.

반복되는 식에 웃음만 나옵니다.

위의 식에서 변수만 바뀐 식이 나왔습니다.

여기서 우린 Vx의 크기는 바뀌면 안되므로 R5 = R6 = 1이 되어야 합니다.

그런데 V3 앞에 R5/R4 = 7이 되어야 합니다. 

계산하기 쉽게 R5 = 7k로 설정하고 R6 = 7k, R4 = 1k로 정하면 편합니다.

이제 각 저항값을 입력하면

이렇게 됩니다.

이제 Vx에 처음 구했던 값을 입력합니다.

끝!!

V1 = 3V, V2 = 1V, V3 = 1V로 세팅했습니다.

시뮬레이션 결과를 보시면 V1 = 3V, V2 = 1V, V3 = 1V를 입력했을 때 Vout = 2V가 출력 되는 것을 볼 수 있습니다

문제의 조건을 만족합니다.

Vx도 예상과 같은 결과인 것이 확인 가능합니다.