op amp (연산 증폭기) 버퍼회로

오늘은 연산 증폭기 버퍼 회로에 대해 포스팅합니다. 연산 증폭기 버퍼 회로는 완충 회로라고도 합니다. 버퍼 하면 소프트웨어에서 사용하는 메모리 버퍼 개념을 많이 생각하시는데요. 하드웨어에서는 전압의 완충역할을 하는 회로를 버퍼 회로라고 합니다. 이는 OP amp로 구현이 가능한데요. 아래에서 설명을 드립니다.

 

 

1. 기본회로

우선아래 기본적인 버퍼 회로를 보겠습니다.

버퍼회로

간단한 형태입니다. 부의 입력으로 출력을 되먹임 한 회로입니다. 꽤 간단하지만 많은 전자회로에 쓰입니다. 

동작원리에 대해 알아봅니다. 

 

 

2. 동작원리

 

동작원리는 OPamp의 이상적인 동작상태를 먼저 확인해볼 필요가 있습니다. 이상적인 상태에서의 OP amp는 아래와 같은 특징이 있습니다.

• 두 입력단자간에 전류가 흐르지 않는다.   (  I+ = I-)
• negative feedback 입력이 존재한다면 두 단자 간 전압이 같다.

최종적으로 V+ = V- 이고 따라서 Vin = Vout이라는 개념이 성립합니다. 따라서 전압 이득은 1 이 됩니다.

물론 이상적인 OP amp의 특성일 때만 성립합니다. 실제로는 환경조건이나 변수에 의해 오차가 약간 발생합니다.

 

이러한 회로를 다른말로 전압 팔로워라고 합니다.

 

이 회로를 응용하여 실제 어떻게 응용되는지 확인해보겠습니다.

 

 

3. 실제 응용 예

 

아래 일반적인 회로를 보겠습니다.

 

일반적인 전원 부하 회로

 

일반적인 회로에서는 Rs 입력 저항에 의해 Vi-Vs로 Vs 만큼의 전압 로스가 발생합니다. 따라서 Load 저항에 걸리는 전압은 Vi-Vs 가 됩니다. 일반적인 회로는 전원 입력 저항을 무시할 수 없는데요. 따라서 아래와 같이 설계를 함으로써 입력 저항을 상세 시켜 줄 수 있습니다.

 

버퍼 추가 회로

이렇게 버퍼를 추가 함으로써 입력 저항을 무시하게 할 수 있습니다. 결국 부하저항에 걸리는 전압은 Vi가 그대로 걸릴수 있게 됩니다. 버퍼회로를 거치므로써 전압이득이 이상적인 상태에서 1이 됩니다. 입력전압이 출력으로 그대로 출력이 됩니다. 이상적인 op amp라는 점을 항상 염두해 주세요. 개념은 단순히 입력저항을 무시하고 그대로 출력으로 안정적으로 보내주는 기능으로 요약해 볼 수 있겠습니다.