Differential Amplifier(차동 증폭기) 설계

 

Differential Amplifier(차동 증폭기) 회로 설계에 대해 소개하고자 한다.

아래 사진은 Differential Amplifier의 기본 회로이다.

 

 

Differential Amplifier는 필자의 경험으로 출력 LOAD에 흐르는 전류량을 측정하기 위해 많이 사용한 회로이다.

LOAD에 흐르는 전류량을 측정하기 위해 션트 저항을 추가한다.

션트 저항 양단에 걸리는 전압을 측정하고 옴의 법칙(V=IR)으로 역산하면 LOAD에 걸리는 전류를 계산할 수 있다.

 

Differential Amplifier는 OP Amp로 입력되는 두 신호인 Vin_Signal+, Vin_Signal-의 전압 차를 외부 저항의 증폭비 만큼 증폭되어 출력된다.

위 회로에서 특수한 상황이 아니라면 R1과 R2의 저항 값은 동일하게, R3과 R4의 저항 값을 동일하게 설정하여 설계한다.

OP Amp의 전원을 단일전원으로 설계할 것인지 양전원으로 설계할 것인지 상황과 환경에 맞는 조건에 따라 선택한다.

 

Differential Amplifier에서 Vout_Signal을 구하는 공식은 다음과 같다.

 

 

위 회로에서 Vin-Signal+은 3.3V가 입력되고 Vin_Signal-는 3V가 입력이면 Vout_Signal은 3V이다.

OP Amp에 입력되는 두 신호의 전압 차이만큼 증폭된다.

아날로그 센서들의 경우 센서가 측정한 값을 출력하는 출력 신호에 Offset 전압이 걸리는 경우가 있다.

센서에서 출력되는 Offset 전압 신호를 잘라내고 센서에서 출력되는 신호를 보다 효과적으로 처리할 수 있도록 증폭 및 임피던스를 조정하는 Differential Amplifier를 이용하면 신뢰성 높은 설계가 가능하다.