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연산증폭기 이득 계산기

반전·비반전·팔로워 구성의 전압 이득과 출력을 계산합니다. 대역폭이 신호 이득이 아니라 노이즈 이득으로 정해진다는 것과, 슬루 레이트가 언제 먼저 걸리는지까지 함께 확인합니다.

Ω
Ω
V
MHz
V/µs
±V

전압 이득

10배

20dB · Av = 1 + Rf / Rin

출력 전압1V
노이즈 이득10배
닫힌루프 대역폭100kHz
슬루 레이트 한계 주파수79.58kHz
실제 한계 — 슬루 레이트79.58kHz
입력 임피던스
대역폭은 신호 이득이 아니라 노이즈 이득으로 정해집니다. 지금 신호 이득은 10배인데 되먹임 회로가 보는 이득(노이즈 이득)은 10배이고, 대역폭은 GBW 1MHz를 그 값으로 나눈 100kHz입니다. 비반전에서는 신호 이득과 노이즈 이득이 같아 구분이 드러나지 않습니다.
지금은 슬루 레이트가 먼저 걸립니다. 진폭 1V의 사인파를 내려면 슬루 레이트가 79.58kHz까지만 따라옵니다(f = SR ÷ 2πVp). 대역폭은 100kHz이므로 실제로 쓸 수 있는 최대 주파수는 둘 중 작은 79.58kHz입니다. 작은 신호에서는 GBW가, 큰 신호에서는 슬루 레이트가 먼저 걸립니다.
비반전 증폭기. 부호가 그대로이고 입력 임피던스가 아주 큽니다. 다만 1배 아래로 내려갈 수 없습니다. 비반전의 이득 1 + Rf/Rin은 저항이 무엇이든 1보다 작아질 수 없어, 신호를 줄이려면 반전 구성을 쓰거나 앞단에 분압기를 둬야 합니다. 반대로 반전은 감쇠가 자유롭지만 입력 임피던스가 Rin(10kΩ)으로 묶여 앞단에 부담을 줍니다.
이 계산은 이상적 연산증폭기를 가정합니다 — 두 입력으로 흘러드는 전류가 0이고, 두 입력의 전압이 같다는 두 가지입니다. 두 번째는 저절로 성립하는 성질이 아니라 음의 되먹임이 걸려 있을 때 개방루프 이득이 워낙 커서 출력이 그렇게 되도록 움직인 결과입니다. 실제로는 입력 오프셋 전압, 바이어스 전류, 유한한 개방루프 이득, 저항의 오차가 더해집니다. 가산 회로와 차동 회로는 여기서 다루지 않습니다.

계산 방법

  1. 1회로 구성을 고릅니다. 반전은 부호가 뒤집히고, 비반전은 1배 아래로 내려갈 수 없습니다.
  2. 2입력 저항 Rin과 되먹임 저항 Rf를 넣습니다.
  3. 3입력 전압과 소자의 GBW·슬루 레이트·공급 전압을 넣습니다.
  4. 4이득과 출력, 대역폭, 슬루 레이트 한계 중 어느 쪽이 먼저 걸리는지를 확인합니다.

자주 묻는 질문

반전 구성은 −Rf/Rin, 비반전 구성은 1 + Rf/Rin입니다. 전압 팔로워는 Rf=0인 비반전이라 1배입니다. 이상적 연산증폭기의 두 가정, 곧 입력으로 흘러드는 전류가 0이고 두 입력의 전압이 같다는 것에서 바로 나옵니다.

없습니다. 이득이 1 + Rf/Rin이라 저항을 어떻게 잡아도 1보다 작아지지 않습니다. 신호를 줄이려면 반전 구성을 쓰거나 앞단에 분압기를 둬야 합니다. 반전 구성은 −0.5배 같은 감쇠가 자유롭지만 입력 임피던스가 Rin으로 묶여 앞단에 부담을 줍니다.

GBW를 노이즈 이득으로 나눈 값입니다. 여기서 중요한 것은 신호 이득이 아니라 되먹임 회로가 보는 이득, 곧 1 + Rf/Rin이라는 점입니다. 그래서 −1배 반전 증폭기는 노이즈 이득이 2라서 +1배 팔로워보다 대역폭이 절반입니다. 신호 이득의 크기는 둘 다 1인데도 그렇습니다.

출력 진폭이 클 때입니다. 진폭 Vp의 사인파를 내려면 최대 주파수가 슬루 레이트 ÷ (2π·Vp)로 제한됩니다. 작은 신호에서는 GBW가 먼저 걸리고 큰 신호에서는 슬루 레이트가 먼저 걸리므로, 둘 중 작은 쪽이 실제 한계입니다.

음의 되먹임이 걸려 있고 개방루프 이득이 아주 크기 때문입니다. 두 입력의 전압 차가 조금이라도 생기면 출력이 크게 움직여 되먹임을 통해 그 차를 다시 없애는 방향으로 밀어냅니다. 되먹임이 끊기거나 출력이 공급 전압에 붙어 더 움직일 수 없으면 이 가정이 깨집니다.

전송되지 않습니다. 모든 계산은 브라우저 안에서 이뤄지고, 입력값은 이 기기에만 남습니다.

알아두면 좋은 점

  • 이상적 연산증폭기를 가정합니다. 실제로는 입력 오프셋 전압, 바이어스 전류, 유한한 개방루프 이득, 저항의 오차가 더해집니다.
  • 출력은 공급 전압에서 자릅니다. 실제 소자는 레일까지 못 가는 경우가 많아 이보다 조금 안쪽에서 잘립니다. rail-to-rail 품목은 수십 mV까지 붙습니다.
  • 대역폭은 GBW를 노이즈 이득으로 나눈 값입니다. GBW가 일정하다는 가정은 단극 보상된 일반적인 연산증폭기에 해당하며, 디컴펜세이티드 품목은 다릅니다.
  • 가산 회로와 차동 회로는 다루지 않습니다. 저항이 더 필요하고 차동 회로는 저항비가 맞아야 동상신호가 제거됩니다.

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마지막 검증: 2026년 8월 30일 · 결과는 참고용 추정치입니다.