APPLIED ELECTRONIC CIRCUIT

1 차온유

Dept. of Biomed. Eng. BME303:Applied Electronic Circuit Kyung Hee Univ.

APPLIEDELECTRONIC

CIRCUIT김서주김혜리 유예림차온유홍주영

2 차온유


APPLIED ELECTRONIC CIRCUIT

증 폭 기 (Amplifier)

𝑉 𝑂𝑉 𝐼IN-PUT OUT-PUT

POWER SUP-PLY

전원에서 에너지를 공급하면 입력신호의 에너지를 증가시켜 출력 측에 큰 에너지의 변화로

출력하는 장치

AMP

3 차온유


전압 증폭기 (Voltage Amplifier)

𝑉 𝐼=𝑅 𝑖

𝑅𝑠+𝑅 𝑖×𝑉 𝑆 𝑉 𝑂=

𝑅𝐿

𝑅𝑂+𝑅𝐿×𝐴𝑂𝐶𝑉 𝐼

𝑉 𝑂=𝑅 𝑖

𝑅𝑠+𝑅𝑖×

𝑅𝐿

𝑅𝑂+𝑅𝐿×𝐴𝑂𝐶𝑉 𝐼 𝐴𝑉 (전압이득 )=

𝑉 𝑂

𝑉 𝑆=

𝑅𝑖

𝑅𝑠+𝑅𝑖×

𝑅𝐿

𝑅𝑂+𝑅𝐿× 𝐴𝑂𝐶

𝑅𝑖¿𝑅𝑆 𝑅𝑂 ¿𝑅𝐿


4 차온유


전류 증폭기 (Current Amplifier)

𝑖𝐼=𝑅𝑆

𝑅𝑆+𝑅𝑖×𝑖𝑆 𝑖𝑂=

𝑅𝑂

𝑅𝑂+𝑅𝐿×𝐴𝑆𝐶 𝑖𝐼

𝑖𝑂=𝑅𝑂

𝑅𝑂+𝑅𝐿×

𝑅𝑆

𝑅𝑆+𝑅𝑖×𝐴𝑆𝐶 𝑖𝑆 𝐴𝐼 (전류이득)=

𝑖𝑂𝑖𝑆

=𝑅𝑂

𝑅𝑂+𝑅𝐿×

𝑅𝑆

𝑅𝑆+𝑅𝑖× 𝐴𝑆𝐶



5 차온유


Trans-resistance Amp

𝑖𝑆𝑅𝑆 𝑅𝑖

𝑖𝐼𝑅𝐿𝑎𝑖 𝐼

𝑅𝑂

𝑉 𝑂

𝑖𝐼=𝑅𝑆

𝑅𝑆+𝑅𝑖×𝑖𝑆 𝑉 𝑂=

𝑅𝐿

𝑅𝐿+𝑅𝑂×𝑎 𝑖𝐼

𝑉 𝑂

𝑖𝑆=𝐴=

𝑅𝑆

𝑅𝑆+𝑅 𝑖×

𝑅𝐿

𝑅𝑂+𝑅𝐿×𝑎 [Ω ]

𝑅𝑖¿𝑅𝑆

𝑅𝑂 ¿𝑅𝐿

𝑅=𝑉 (출력)𝐼 (입력)


6 차온유


Trans-conductor Amp

𝑉 𝑆𝑉 𝐼

𝑅𝑆

𝑅𝑖𝑎𝑉 𝑖

𝑅𝑂 𝑉 𝑂

𝑖𝑂

𝑅𝐿


1𝑅=

𝐼 (출력)𝑉 (입력)

𝑖𝑂𝑉 𝑆

=𝐴=𝑅 𝑖

𝑅𝑆+𝑅 𝑖×

𝑅𝑂

𝑅𝑂+𝑅𝐿×𝑎 [ ]

𝑉 𝐼=𝑅𝑖

𝑅𝑆+𝑅𝑖×𝑉 𝑆 𝑖𝑂=

𝑅𝑂

𝑅𝐿+𝑅𝑂×𝑎𝑉 𝑖


7 차온유


Input

Output

Ampli-fier

Gain

Voltage

V/V 0

Cur-rent

A/A 0

Trans-con-duc-tance

A/V

Trans-re-sis-tanc

e

V/A 0 0

Basic amplifiers and their ideal terminal resistances


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6a/Dependent_Sources.PNG

8 차온유


부하 효과 (Loading effect)


* 전압원에게 부하 = 부하저항에 흘려줘야 하는 전류부하저항이 작아질수록 전류를 더 많이 공급해야 한다 ( 부하 )

* 전류원에게 부하 = 출력 전압

voltage divider 의 출력 전압이 고정 되지 않지만 부하에 따라 달라진다 .비교적 안정된 출력 전압을 구하는 출력 전류는 입력 전류의 작은 부분 이여야 한다 .부하효과의 결점은 대부분의 입력된 전류는 divider 에서 열로 낭비된다는 것이다 . 따라서 이에 대한 대안으로 voltage regulator 를 사용하면 부하효과를 줄일 수 있다 .

9 차온유


연산 증폭기 (Operational amplifier)

Operational Amplifier 의 줄임말로 연산증폭기를 의미한다 . 차동 증폭기로서 역할을 하며 두 단자의 전압을 뺄셈하여

증폭해 주는 역할을 하는 소자이다 . 따라서 작은 전압을 큰 전압으로 증폭해 주는 용도로 많이 사용한다 .


http://en.wikipedia.org/wiki/File:Op-amp_symbol.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Op-Amp_Internal.svg

10 차온유


Ideal-op amp & Practical-op amp

(=Loading effect 가 작아짐 at input) (=Loading effect 가 작아짐 at output)

(=open)


11 차온유


In-put mode of Op-Amp

* Single-ended mode : 한쪽은 그라운드 , 한쪽은 신호로 연결 . 증폭된 신호가 출력된다 .

* Differential input mode : 위상이 반대인 입력신호를 두 인풋에 모두 연결 . 인풋 차이를 증폭한 값이 아웃풋이다 .

* Common mode : 동일 위상 , 주파수 , 진폭의 입력을 가한다 . 이상적으로는 출력은 0V 이다 . 즉 두 입력 단에 만약에 불필요한 공통적인 노이즈가 있으면 common mode rejection 에 의해 노이즈가 제거된다 .


12 차온유


00 0

𝑉 𝑆

𝑉 1 𝑉 2 𝑉 3

𝑉 4𝑉 5

𝑉 𝑆

𝑉 21 (Differential)

𝑉 1 𝑉 2

𝑉 𝐷𝑀

(Differential) (Common)

𝑉 1 𝑉 2

𝑉 𝐶𝑀 𝑉 𝐶𝑀

12𝑉 𝐷𝑀

12𝑉 𝐷𝑀

12𝑉 𝐷𝑀

12𝑉 𝐷𝑀

𝑉 1

𝑉 2


13 차온유


𝑅𝑖𝑉 𝑖 𝑉 𝑂𝑎𝑉 𝑖

𝑅𝑂

* single-ended / single-ended

* single-ended / differen-tial

* differential / differential* differential / single-ended

OP-AMP


14 차온유


비반전 증폭기 (Non-inverting Amplifier)

* 입력된 신호에 대해 정해진 증폭도로 신호가 비반전되어 출력되는 증폭기* 음전압 = 양전압 , 입력 전류 = 0

𝑉 𝑖𝑛𝑉 𝑜𝑢𝑡𝑉 𝐷 𝑎𝑉 𝐷

𝑟𝑂

𝑅2𝑅1

𝑟 𝑑


http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%8C%EC%9D%BC:Op-Amp_Noninverting_Amp_with_Current.svg

15 차온유


* Negative Feedback 을 가지는 선형 Op-Amp 회로의 해석

1. 이득의 안정화2. 선형성 3. 중간에 들어온 잡음을 줄여줌

𝑉 𝑁=𝑅1

𝑅1+𝑅2𝑉 𝑂 ,𝑉 𝐷=𝑉 𝑃−𝑉 𝑁=𝑉 𝑖−𝑉 𝑁 ,𝑉 𝐷=𝑉 𝑖−

𝑅1

𝑅1+𝑅2𝑉 𝑂


16 차온유


Negative Feedback (=degenerative)

∑ 𝛼배

𝛽배

𝑋 𝑖

𝑋 𝑓

𝑋𝑑 𝑋𝑂

𝐴=𝑋𝑂

𝑋 𝑖= 𝛼1+𝛼𝛽


17 차온유


반전 증폭기 (Inverting Amplifier)

* 입력된 신호에 대해 정해진 증폭도로 신호가 반전되어 출력되는 증폭기* 음전압 > 양전압 , 양전압 > 음전압 ( 신호의 모양은 유지하면서 증폭 )


http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%8C%EC%9D%BC:Op-Amp_Inverting_Amplifier.svg

http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%8C%EC%9D%BC:Op-Amp_Inverting_Amplifier_KCL.svg

18 차온유


* 과 사이의 전압은 0 으로 전압이 같다 . : 열린 이득 G=∞* 에 들어가는 전류는 0 이다 . 입력 임피던스 Rin=∞

가상 접지 (virtual-ground)𝑖

𝑖

𝑖=𝑉 𝑜𝑢𝑡−0𝑉

𝑅𝑓=0𝑉 −𝑉 𝑖𝑛

𝑅𝑖𝑛

𝑉 𝑜𝑢𝑡=−𝑅 𝑓

𝑅𝑖𝑛𝑉 𝑖𝑛

이득이 줄어들기 때문에 Load-ing effect 발생 !


http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%8C%EC%9D%BC:Op-Amp_Inverting_Amplifier.svg

19 차온유


CANONNAM POWERPOINT?

Non-inverting Amplifier & Inverting Amplifier

Non-inverting Amplifier Inverting Amplifier

20 차온유



Voltage buffer (=unity gain buf -fer)

+

-

O U T

𝑉 𝑖𝑛 𝑉 𝑜𝑢𝑡

𝑅2𝑅1

증폭률 1 인 비반전 증폭기완충 증폭기로서 입 , 출력 임피던스가 다른 두 개의 회로를 연결할 때 사용

이상적

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Op-Amp_Unity-Gain_Buffer.svg

21 차온유



+

-

O U T

+

-

O U T

+

-

O U T

테브닌 등가회로예시 𝑉 𝑆

𝑅𝑆

𝑉 𝑂=𝑉 𝑆

𝑅𝑂=0

신호원

𝑅𝑆

𝑉 𝑆

𝑉 𝑆

𝑅1

𝑅2

𝑉 𝑂

𝑅𝑂=0𝑉 𝑂=−

𝑅2

𝑅1𝑉 𝑆

신호원 저항 없음

22 차온유


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