다음 회로는 이상적인 연산증폭기를 이용한 필터 회로이다. 과 에 직류 전압이 인가될 때 출력 는?
2008년 국가직 9급 전자공학개론 16번
2008년도 시행 • 16번 문항
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정답: 3번
■ 1단계: 직류(DC) 정상상태에서 커패시터 동작 특성 적용
• 직류 조건에서는 주파수 $\omega = 0$이므로 모든 커패시터($C_1, C_2$)의 임피던스는 무한대($Z_C \to \infty$)가 되어 개방(Open) 상태가 됩니다.
■ 2단계: 비반전 단자 전압($V_+$) 및 반전 회로 해석
• $C_2$가 개방되므로 $V_2$로부터의 직류 신호 유입이 차단되어 비반전 단자는 저항 $R_2$를 통해 접지 전위($V_+ = 0\text{ V}$)가 됩니다.
• 반전 단자에 연결된 $C_1$ 또한 개방되므로 반전 입력단은 $V_1, R_1, R_F$로 구성된 표준 반전 증폭기 구조가 됩니다.
■ 3단계: 출력 전압($V_o$) 계산
• 반전 증폭기 공식 적용:
$$V_o = -\frac{R_F}{R_1} V_1$$
■ 최종 결과:
• 직류 전압 인가 시 출력 $V_o$는 $-\frac{R_F}{R_1} V_1$ (③번)
• 직류 조건에서는 주파수 $\omega = 0$이므로 모든 커패시터($C_1, C_2$)의 임피던스는 무한대($Z_C \to \infty$)가 되어 개방(Open) 상태가 됩니다.
■ 2단계: 비반전 단자 전압($V_+$) 및 반전 회로 해석
• $C_2$가 개방되므로 $V_2$로부터의 직류 신호 유입이 차단되어 비반전 단자는 저항 $R_2$를 통해 접지 전위($V_+ = 0\text{ V}$)가 됩니다.
• 반전 단자에 연결된 $C_1$ 또한 개방되므로 반전 입력단은 $V_1, R_1, R_F$로 구성된 표준 반전 증폭기 구조가 됩니다.
■ 3단계: 출력 전압($V_o$) 계산
• 반전 증폭기 공식 적용:
$$V_o = -\frac{R_F}{R_1} V_1$$
■ 최종 결과:
• 직류 전압 인가 시 출력 $V_o$는 $-\frac{R_F}{R_1} V_1$ (③번)