OP 앰프 이득 계산기

저항값으로 OP 앰프 증폭단이 실제로 어떻게 동작하는지 계산합니다. 반전 증폭기의 이득은 −Rf/Rin, 비반전 증폭기는 1 + Rf/Rg입니다. 이득과 함께 데시벨 값, 입력 전압에 대한 출력 전압, 노이즈 이득, 입력 임피던스, 폐루프 대역폭을 보여 주고, 출력이 전원 레일을 넘어야 하는 경우 경고합니다.

대역폭은 데이터시트를 보고도 틀리기 쉬운 값입니다. 전압 궤환 OP 앰프는 이득 대역폭 곱(GBW)만큼 이득과 대역폭을 맞바꾸는데, 대역폭을 정하는 것은 신호 이득이 아니라 노이즈 이득 1 + Rf/Rin입니다. 그래서 이득이 −1인 반전 증폭기도 노이즈 이득은 2이고, 대역폭은 GBW의 절반으로 이득 +2인 비반전 증폭기와 같습니다. 이 추정은 범용 부품에 맞는 단일 우세 극점을 가정하며, 전류 궤환 증폭기에는 맞지 않습니다. 큰 신호에서는 이 대역폭보다 슬루 레이트가 먼저 한계가 되기도 합니다.

차동 증폭기 모드는 네 저항을 따로 입력받습니다. 실제 회로가 틀어지는 곳이 바로 여기이기 때문입니다. R2/R1과 R4/R3가 같으면 출력은 (R2/R1)·(V2 − V1)이고 두 입력에 공통인 전압은 상쇄됩니다. 조금이라도 어긋나면 공통 모드 이득이 남고, 도구는 그 값과 공통 모드 제거비(CMRR)를 보여 줍니다. R1 = R3 = 10 kΩ, R2 = 100 kΩ에서 R4를 100 kΩ 대신 101 kΩ로 하면, 즉 저항 하나가 1 % 틀리면 CMRR이 약 61 dB로 제한됩니다. 정밀 차동 증폭기가 레이저 트리밍한 저항 네트워크를 쓰는 이유입니다.

설계 모드는 거꾸로 계산합니다. 목표 이득과 저항 계열(E12, E24, E96)을 주면 비율이 가장 가까운 표준 저항 한 쌍과 그 부품으로 실제 얻는 이득, 오차를 돌려줍니다. 입력 저항은 바이어스 전류에 의한 오프셋과 신호원 부하가 모두 작은 1 kΩ~10 kΩ 사이로 두고, 궤환 저항은 100 Ω에서 10 MΩ까지 찾습니다. 비반전 증폭기는 이득을 1보다 작게 만들 수 없고, 이득이 정확히 1이면 저항 없이 전압 팔로워를 쓰면 됩니다.

모든 계산은 이상적인 OP 앰프(무한 개루프 이득, 오프셋 없음, 입력 전류 없음) 모델입니다. 저항값은 4.7k, 4k7, 4,7k, 100 kΩ 형식을 모두 받으며, 입력한 내용은 브라우저 밖으로 나가지 않습니다.