OP Amp 강의 로드맵
OP Amp 기초 (연산증폭기 기초)	→	Ideal OP Amp (이상적인 연산증폭기)	→	전압 팔로워 (Voltage Follower)
				반전 / 비반전증폭기 (Inverting / Non Inverting Amplifier)
				차동증폭기 (Differential Amplifier)
				가산증폭기 (Summing Amplifier)
				비교기 (Comparator)

 

 

시작하기 전에…

 

안녕하세요 공대생의 오아시스입니다. ^^

이번 강의, 비교기(Comparator)를 마지막으로 길고도 길던 OP Amp 단원이 끝날 예정입니다.

간단한 내용이지만 OP Amp의 특징을 복습할 수 있는 기회가 되기 때문에 이렇게 따로 분리하였는데요.

마지막까지 열심히해서 얻어가는게 있는 강의가 되도록 노력하겠습니다.

 

 

비교기(Comparator) 분석

 

 

이름은 ‘비교기’라고 거창하게 붙여놨지만 사실 그 정체는 그냥 OP Amp입니다.

정확히는 ‘Negative Feedback이 없는 OP Amp’라고 하는게 맞겠네요.

 

OP Amp의 Open Loop Gain이라는 것은 크면 클수록 바람직하다고 했던 것을 기억하시나요?

이 때문에 Ideal OP Amp는 Open Loop Gain으로 ∞ 값을 가져야하며 실제 OP Amp들은 ∞ 까지는 아니더라도 수 만 ~ 수십 만의 충분히 큰 값을 가진다는 것도 배웠습니다.

(기억이 안나거나 무슨 소리인지 잘 모르겠다 하시는 분들은 이전 강의를 반드시 먼저 봐주세요…!)

결국 Open Loop Gain이라는 건 Negative Feedback이 없을 경우의 Gain인데, 비교기는 바로 그 Open Loop Gain이 엄청 큰 값을 가진다는 점을 이용한 회로라고 할 수 있습니다.

 

 

OP Amp의 본질은 두 입력단자에 들어오는 전압의 차이, 즉 \mathrm{\mathbf{V_+-V_-}}를 Open Loop Gain배만큼 증폭시켜 출력단자로 보내주는 것입니다.

Ideal OP Amp, 즉 Open Loop Gain이 ∞인 경우를 기준으로 생각해봅시다.

만약 \mathrm{V_+}가 \mathrm{V_-}보다 살짝이라도 크다면 어떻게 될까요?

\mathrm{V_+-V_-}(양수)는 ∞배 증폭되어 결국 출력값은 + Bias Voltage \mathrm{\mathbf{V_{CC}}}로 Saturation 될 것입니다.

반대로 \mathrm{V_-}가 \mathrm{V_+}보다 크다면 출력값은 – Bias Voltage \mathrm{\mathbf{V_{EE}}}로 Saturation 된다는 것도 이해 가시나요?

 

음… 말이 자꾸 어려워지네요. 결론만 말씀드리겠습니다.

 

\mathrm{V_+}가 \mathrm{V_-}보다 크면 \mathrm{V_{CC}}를 출력

\mathrm{V_-}가 \mathrm{V_+}보다 크면 \mathrm{V_{EE}}를 출력

 

이게 비교기, Comparator가 하는 일입니다.

더 단순하게 말씀드릴까요?

두 입력전압 중 어느 쪽이 큰 지 알려주는 역할을 합니다.

 

 

비교기(Comparator) 응용

 

 

좀 더 감을 잡으실 수 있도록 그림 하나를 가져와봤습니다.

왼쪽에 있는 회로가 복잡해보이신다면 신경쓰지 않으셔도 되지만… 자세히보면 크게 어려운 건 아니니 시도는 해보시기 바랍니다 ^^;

 

중요한 것은 오른쪽의 그래프입니다.

오른쪽 위의 그래프에서 초록색 선이 \mathrm{V_+}, 빨간색 선이 \mathrm{V_-}인데요.

\mathrm{V_+}가 \mathrm{V_-}보다 커질때 아래 그래프의 \mathrm{V_{out}}이 \mathrm{V_{CC}}로 Saturation 되는 것이 보이시나요?

바로 이걸 보여드리고 싶었습니다.

말로만 백번 듣는 것보다는 그래프로 한번 보는게 훨씬 나으니까요 ㅎㅎ.

시간이 되신다면 다른 자료들도 찾아보면서 비교기가 어떻게 쓰이는지 더 알아보시기 바랍니다. ^^

 

 

마치며…

 

일단 이렇게 OP Amp의 핵심적인 내용이 끝났는데요, OP Amp는 앞으로도 계속 전기회로를 공부하신다면 잊을만할 때마다 모습을 드러낼겁니다.

당장 Capacitor와 Inductor를 배울 때만 해도 미분기와 적분기라는 이름을 달고 다시 나올거구요… ㅠㅠ

아무튼 OP Amp는 그만큼 중요하다는 겁니다.

그래도 문제에 튀어나올때마다 무지막지하게 어려운 걸 요구하지는 않으니 부디 기본적인 내용은 꼭 숙지해두시길 바랍니다.

OP Amp 배우시느라 정말 고생 많으셨고, 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

앞으로는 더 좋은 글로 찾아뵙겠습니다. 지금까지 공대생의 오아시스였습니다. ^^