연산증폭기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
2020년 국가직 9급 전자공학개론 10번
2020년도 시행 • 10번 문항
💡 정답 및 상세 해설 확인하기
정답: 3번
■ 1단계: 연산증폭기(OP-Amp)의 주요 특성 점검
• 입·출력 임피던스 특성:
- 신호원의 부하 효과를 줄이고 부하로 전압을 손실 없이 전달하기 위해 입력 임피던스는 매우 크고($R_{in} \to \infty$), 출력 임피던스는 매우 작습니다($R_{out} \to 0$). (①번 옳은 설명)
• 내부 회로 구조:
- 매우 큰 개루프 전압 이득($A_{OL} \approx 10^5 \sim 10^6$)을 달성하기 위해 차동 입력단, 중간 이득 증폭단, 푸시풀 출력단 등의 다단(Multi-stage) 증폭 구조를 가집니다. (②번 옳은 설명)
• 주파수 보상(Frequency Compensation):
- 부귀환 구성 시 고주파 위상 지연에 의한 발진(Oscillation)을 방지하기 위해 내부 보상 커패시터를 내장합니다. 이로 인해 주파수가 증가할수록 전압 이득이 $-20\text{ dB/decade}$ 비율로 감소합니다. (④번 옳은 설명)
■ 2단계: 슬루율(Slew Rate, SR) 개념 및 오답 판별 (보기 ③ 판별)
• 슬루율(SR)은 연산증폭기 출력이 단위 시간당 최대로 변할 수 있는 전압 변화율을 의미합니다:
$$\text{SR} = \left. \frac{dv_o}{dt} \right|_{\max} \quad [\text{V}/\mu\text{s}]$$
• 따라서 **슬루율 값이 클수록** 출력 전압이 왜곡 없이 더 빠르게 변할 수 있습니다. 'SR 값이 작을수록 빠른 속도로 출력전압을 변화시킬 수 있다'는 설명은 옳지 않습니다.
■ 최종 결과:
• 옳지 않은 설명은 ③번
• 입·출력 임피던스 특성:
- 신호원의 부하 효과를 줄이고 부하로 전압을 손실 없이 전달하기 위해 입력 임피던스는 매우 크고($R_{in} \to \infty$), 출력 임피던스는 매우 작습니다($R_{out} \to 0$). (①번 옳은 설명)
• 내부 회로 구조:
- 매우 큰 개루프 전압 이득($A_{OL} \approx 10^5 \sim 10^6$)을 달성하기 위해 차동 입력단, 중간 이득 증폭단, 푸시풀 출력단 등의 다단(Multi-stage) 증폭 구조를 가집니다. (②번 옳은 설명)
• 주파수 보상(Frequency Compensation):
- 부귀환 구성 시 고주파 위상 지연에 의한 발진(Oscillation)을 방지하기 위해 내부 보상 커패시터를 내장합니다. 이로 인해 주파수가 증가할수록 전압 이득이 $-20\text{ dB/decade}$ 비율로 감소합니다. (④번 옳은 설명)
■ 2단계: 슬루율(Slew Rate, SR) 개념 및 오답 판별 (보기 ③ 판별)
• 슬루율(SR)은 연산증폭기 출력이 단위 시간당 최대로 변할 수 있는 전압 변화율을 의미합니다:
$$\text{SR} = \left. \frac{dv_o}{dt} \right|_{\max} \quad [\text{V}/\mu\text{s}]$$
• 따라서 **슬루율 값이 클수록** 출력 전압이 왜곡 없이 더 빠르게 변할 수 있습니다. 'SR 값이 작을수록 빠른 속도로 출력전압을 변화시킬 수 있다'는 설명은 옳지 않습니다.
■ 최종 결과:
• 옳지 않은 설명은 ③번