귀환이 없는 연산증폭기의 비반전 입력 단자는 접지되어 있고 반전 입력 단자의 전압은 일 때, 연산증폭기의 출력전압은? (단, 연산증폭기의 개방 루프 이득은 , 최대 출력 전압은 , 최소 출력 전압은 이다)
2024년 국가직 9급 전자공학개론 15번
2024년도 시행 • 15번 문항
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정답: 2번
■ 1단계: 개방 루프(Open-loop) 연산증폭기의 이론적 출력전압 계산
• 부귀환이 없는 개방 루프 연산증폭기의 출력전압 공식:
$V_{out} = A_{OL}(V_+ - V_-)$
• 주어진 조건($V_+ = 0\text{ V},\ V_- = 5\text{ mV} = 5 \times 10^{-3}\text{ V},\ A_{OL} = 3 \times 10^4$) 대입:
$V_{out} = (3 \times 10^4) \times (0\text{ V} - 5 \times 10^{-3}\text{ V}) = -150\text{ V}$
■ 2단계: 출력 포화(Saturation) 전압 제한 적용
• 연산증폭기의 실제 출력 전압은 공급 전원에 의해 결정되는 최대 출력 전압($+10\text{ V}$)과 최소 출력 전압($-10\text{ V}$) 사이로 제한됩니다.
• 계산된 이론적 출력전압($-150\text{ V}$)이 최소 출력 전압($-10\text{ V}$)보다 작으므로 출력은 음의 포화 전압으로 제한됩니다.
$V_{out} = -10\text{ V}$
■ 최종 결과:
• $V_{out} = -10\text{ V}$ (②번)
• 부귀환이 없는 개방 루프 연산증폭기의 출력전압 공식:
$V_{out} = A_{OL}(V_+ - V_-)$
• 주어진 조건($V_+ = 0\text{ V},\ V_- = 5\text{ mV} = 5 \times 10^{-3}\text{ V},\ A_{OL} = 3 \times 10^4$) 대입:
$V_{out} = (3 \times 10^4) \times (0\text{ V} - 5 \times 10^{-3}\text{ V}) = -150\text{ V}$
■ 2단계: 출력 포화(Saturation) 전압 제한 적용
• 연산증폭기의 실제 출력 전압은 공급 전원에 의해 결정되는 최대 출력 전압($+10\text{ V}$)과 최소 출력 전압($-10\text{ V}$) 사이로 제한됩니다.
• 계산된 이론적 출력전압($-150\text{ V}$)이 최소 출력 전압($-10\text{ V}$)보다 작으므로 출력은 음의 포화 전압으로 제한됩니다.
$V_{out} = -10\text{ V}$
■ 최종 결과:
• $V_{out} = -10\text{ V}$ (②번)