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--- 음향:electric_circuit:solid_state:op-amp:start [2025/03/17] – 제거됨 - 바깥 편집 (Unknown date) 127.0.0.1
+++ 음향:electric_circuit:solid_state:op-amp:start [2025/03/17] (현재) – ↷ 문서가 음향:electric_circuit:op-amp:start에서 음향:electric_circuit:solid_state:op-amp:start(으)로 이동되었습니다 정승환
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+======Op-Amp======
+**Op**eratioanl **Amp**lifier
+**Op-Amp**는 전자 회로에서 신호를 증폭하는 목적으로 사용되는 고이득 전압 증폭기입니다. 주로 증폭, 필터링, 신호 처리 등에 활용되며, 입력 전압과 출력 전압 간의 관계를 제어하는 다양한 회로 설계에 사용됩니다. Op-Amp는 이상적인 조건에서는 무한대의 게인을 가지며, 매우 넓은 대역에서 신호를 정확하게 증폭할 수 있는 특성을 지닙니다.
+{{:음향:components:20220630-051510.png}}
+Op-Amp를 통해 증폭회로를 설계할 때 설계 방식에 의해 크게 차동 입력(Differential input signal)을 이용한 Op-Amp와 싱글 입력(Single ended input signal)을 이용한 Op-Amp로 나누어진다.
+{{indexmenu>음향:electric_circuit:op-amp}}
+=====싱글형 Op-Amp=====
+**Single ended input Op-Amp**
+싱글형 연산 증폭기는 하나의 입력 신호만을 증폭합니다. 즉, 입력 신호가 하나만 존재하며, 그 신호를 기준으로 증폭합니다.
+장점:
+  * 응용 범위: 일반적인 신호 증폭 애플리케이션에서 많이 사용됩니다.
+단점:
+  * CMRR(공통 모드 제거비): 공통 모드 잡음을 제거하는 능력이 차동형에 비해 낮습니다.
+  * 신호 왜곡: 단일 입력 신호의 왜곡이 증폭되어 출력에 영향을 줄 수 있습니다.
+{{:음향:electric_circuit:op-amp:20240807-030529.png}}
+=====차동형 Op-Amp=====
+**Differential input Op-Amp**
+차동형 연산 증폭기는 두 개의 입력 신호를 받아 그 차이를 증폭합니다. 즉, 두 입력 신호의 차이를 증폭하여 출력합니다.
+장점:
+  * CMRR(공통 모드 제거비): 공통 모드 신호에 대한 제거비가 높아, 외부 잡음에 강합니다.
+  * 정확성: 신호의 차이만을 증폭하므로, 더 정확한 신호 증폭이 가능합니다.
+단점:
+  * 발진 가능성: 설계나 구현이 잘못될 경우 발진 등의 문제가 발생할 수 있습니다.
+{{:음향:electric_circuit:op-amp:20240807-030529.png}}
+=====완전 차동형 Op-Amp=====
+**Fully differential Op-Amp**
+Fully Differential 연산 증폭기는 차동형 증폭기의 확장된 형태로, 두 개의 입력뿐만 아니라 두 개의 출력도 제공하는 증폭기입니다. 이는 차동형 증폭기와 유사하지만, 출력도 차동형 신호로 제공되어, 신호의 전송과 처리에서 더 많은 유연성과 성능 향상을 제공합니다.
+장점:
+  * 높은 CMRR: 공통 모드 잡음에 대한 제거 능력이 뛰어나므로, 외부 잡음에 매우 강합니다. 이는 신호의 정확도를 높이는 데 매우 유용합니다.
+  * 신호 무결성: 두 개의 차동 출력이 제공되므로, 신호 전송 시 신호 무결성을 유지할 수 있습니다. 이는 긴 거리의 신호 전송에서도 신호 품질을 유지하는 데 유리합니다.
+  * 잡음 내성: 차동 출력이므로, 출력에서의 잡음 저항이 뛰어나며, 특히 EMI에 대한 내성이 큽니다.
+  * 밸런스 신호 처리: 밸런스 신호 처리가 가능하여 왜곡이 적고, 고속 신호 처리에 적합합니다.
+단점:
+  * 복잡성: 회로 구성이 매우 복잡하며, 설계가 까다롭습니다. 설계자가 각별히 신경 써야 할 부분이 많습니다.
+  * 비용: 부품 수가 많고, 따라서 비용이 높습니다. 또한, PCB 설계 시 더 많은 공간이 필요할 수 있습니다.
+  * 발진 가능성: 적절한 보상이 이루어지지 않을 경우 발진할 가능성이 있습니다. 이는 특히 고주파 응용에서 문제가 될 수 있습니다.
+{{:음향:electric_circuit:op-amp:20240807-030422.png}}
+=====VFA와 CFA=====
+Op-Amp(연산 증폭기)는 **VFA(Voltage Feedback Amplifier)**와 **CFA(Current Feedback Amplifier)**의 두 가지 주요 구조로 나뉘며, 이들은 각각의 피드백 메커니즘과 특성에 따라 다릅니다. 이 두 구조의 차이점과 장단점을 아래에 정리하였습니다.
+====VFA(Voltage Feedback Amplifier)====
+**VFA**는 전압 피드백 방식의 증폭기로, 출력 전압의 변화를 입력단에서 **전압**으로 피드백 받는 구조입니다. 전통적인 Op-Amp의 설계 방식이며, 가장 널리 사용됩니다.
+=== 동작 원리 ===
+  * 출력 전압의 변화를 감지하여 그 정보를 **전압** 형태로 반전 입력(-)으로 피드백합니다.
+  * 이 과정에서 입력 신호와 피드백 신호 간의 전압 차이를 증폭하여 원하는 출력 전압을 형성합니다.
+=== 특징 ===
+  * **폐루프 이득**이 대역폭에 영향을 미칩니다. 즉, 이득이 높아질수록 대역폭이 좁아집니다.
+  * **Slew Rate**가 고정되어 있습니다. 이는 Op-Amp가 주어진 신호의 변화 속도를 얼마나 빨리 따라갈 수 있는지를 결정합니다.
+=== 장점 ===
+  * **고정밀 증폭**이 가능합니다. 주파수에 따라 정확한 이득 제어를 할 수 있습니다.
+  * **넓은 게인 범위**에서 동작하며, 특히 저주파에서 매우 안정적입니다.
+  * **저왜곡** 특성 덕분에 오디오 및 신호 처리에 적합합니다.
+=== 단점 ===
+  * **Slew Rate가 제한적**이어서 고주파 신호를 처리하는 데 한계가 있습니다.
+  * 높은 게인에서 대역폭이 줄어들기 때문에 높은 게인 애플리케이션에서 주파수 응답이 제한됩니다.
+====CFA(Current Feedback Amplifier)====
+**CFA**는 전류 피드백 방식의 증폭기로, 출력 전압의 변화를 **전류**로 피드백 받는 구조입니다. VFA와는 달리 전류 피드백을 사용함으로써 동작 방식이 다릅니다.
+=== 동작 원리 ===
+  * 출력 전압의 변화를 감지하여 그 정보를 **전류** 형태로 반전 입력으로 피드백합니다.
+  * 피드백 전류는 Op-Amp의 증폭 속도에 영향을 미치며, 이를 통해 빠른 응답성을 제공합니다.
+=== 특징 ===
+  * **대역폭**은 이득에 거의 영향을 받지 않습니다. 즉, 이득이 높아지더라도 대역폭이 크게 감소하지 않습니다.
+  * **Slew Rate**가 이득에 따라 가변적이므로, 고주파 신호 처리에 유리합니다.
+=== 장점 ===
+  * **고속 응답성**을 제공합니다. 주로 고주파에서 매우 빠른 응답을 요구하는 애플리케이션에 적합합니다.
+  * **높은 게인에서도 대역폭 유지**가 가능하여 고속 데이터 변환기 또는 RF 증폭기 등에 적합합니다.
+  * **Slew Rate가 더 높고 빠릅니다**, 따라서 빠른 신호 처리나 고주파 응답이 중요한 상황에서 유리합니다.
+=== 단점 ===
+  * **정확한 게인 제어**가 어렵습니다. VFA에 비해 게인 설정이 정확하지 않으며, 저주파에서 성능이 떨어질 수 있습니다.
+  * **높은 왜곡**이 발생할 수 있습니다. 특히 낮은 게인에서 왜곡이 커져 정밀도가 요구되는 애플리케이션에서는 부적합할 수 있습니다.
+  * 높은 게인에서 **열 안정성**이 떨어질 수 있습니다.
+====VFA와 CFA의 비교====
+^ **특성**             ^ **VFA**                              ^ **CFA**                              ^
+| 피드백 방식         | 전압 피드백                           | 전류 피드백                           |
+| 대역폭              | 게인에 따라 감소                     | 게인에 거의 영향을 받지 않음         |
+| Slew Rate          | 고정                                 | 게인에 따라 가변적                    |
+| 응답 속도           | 상대적으로 느림                      | 매우 빠름                             |
+| 게인 제어           | 정확한 게인 제어 가능                 | 게인 제어가 어렵고 불안정할 수 있음  |
+| 왜곡                | 낮음                                 | 상대적으로 높음                      |
+| 적용 분야           | 정밀한 저주파 증폭 (오디오, 신호 처리)| 고속 신호 처리 (RF, 영상, 고속 ADC)  |
+=====Basic Op-Amp Configurations=====
+{{:음향:electric_circuit:op-amp:20240625-202551.png}}
+=====Op-Amp의 역사=====
+Op-Amp(Operational Amplifier)의 역사는 20세기 초반 아날로그 컴퓨터 시대에까지 거슬러 올라갑니다. Op-Amp는 원래 **아날로그 컴퓨터**에서 다양한 수학 연산을 수행하기 위해 개발되었으며, 이름도 여기서 유래했습니다.
+====초기 Op-Amp (1930~1940년대)====
+Op-Amp의 초기 형태는 **진공관**을 사용한 아날로그 증폭기로, 1930년대에 등장했습니다. **1930년대 후반**에 연구 개발이 시작되었으며, **George A. Philbrick**가 1940년대 말에 첫 상용 Op-Amp를 진공관으로 제작했습니다. 이 당시의 Op-Amp는 주로 아날로그 컴퓨터에서 미적분, 곱셈, 나눗셈과 같은 연산에 사용되었습니다.
+====트랜지스터 기반 Op-Amp (1950~1960년대)====
+년대 후반부터 진공관 대신 **트랜지스터**를 사용한 Op-Amp가 개발되었습니다. 1960년대에는 트랜지스터 기술이 발전하면서 Op-Amp의 성능이 향상되었고, 크기와 전력 소모도 줄어들었습니다. 특히 1963년에 **Fairchild Semiconductor**에서 개발한 **μA702**가 대표적인 초기 트랜지스터 기반 Op-Amp 중 하나입니다.
+====집적회로(IC) Op-Amp (1960년대 후반)====
+년에 Fairchild Semiconductor의 **Bob Widlar**가 개발한 **μA709**는 세계 최초의 상업적으로 성공한 **집적회로(IC) Op-Amp**로, 이때부터 Op-Amp는 아날로그 회로의 핵심 부품으로 자리 잡았습니다. 곧이어 **μA741**이 출시되었고, 이는 오늘날까지도 널리 사용되는 Op-Amp 중 하나입니다. **μA741**은 안정성과 성능이 향상된 제품으로, Op-Amp 설계의 표준이 되었습니다.
+====현대 Op-Amp (1970년대 이후)====
+년대 이후 Op-Amp는 계속해서 성능이 개선되고 다양한 응용 분야에 맞춰 최적화된 다양한 버전이 등장했습니다. **저잡음**, **저전력**, **고속** Op-Amp 등 다양한 특성을 가진 제품들이 출시되었으며, 오늘날에는 거의 모든 아날로그 신호 처리 회로에서 Op-Amp가 사용되고 있습니다.
+Op-Amp의 발전은 아날로그 전자기기 및 신호 처리 기술의 발전에 큰 기여를 했으며, 오늘날에도 오디오, 통신, 제어 시스템, 계측 장비 등 다양한 분야에서 필수적인 부품으로 사용되고 있습니다.
+=====Reference=====
+  * https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%97%B0%EC%82%B0_%EC%A6%9D%ED%8F%AD%EA%B8%B0

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