컨텐츠 메뉴
● 증폭기 이해
● 신호의 유형
● DC 앰프 설계
>> 직접 결합 앰프
>> 헬리콥터 안정화 증폭기
>> 계측 증폭기
● 결론
● FAQ
>> 2. DC 신호에 오디오 앰프를 사용할 수 있습니까?
>> 4. 왜 일부 앰프가 커플 링 커패시터를 사용합니까?
>> 5. 작은 DC 신호를 증폭시키기 위해 회로를 설계하려면 어떻게해야합니까?
● 인용 :
증폭기는 많은 전자 시스템에서 필수 구성 요소이며, 신호의 진폭을 증가시키는 중요한 기능을 제공합니다. 그러나 앰프가 DC (직접) 신호를 증폭시킬 수 있는지 논의 할 때 몇 가지 요인이 작용합니다. 이 기사는 복잡성을 탐구합니다 앰프 .DC 신호를 처리하는 능력,이 목적에 적합한 앰프 유형 및 실제 응용 분야에 중점을 둔
증폭기는 신호의 전력, 전압 또는 전류를 증가시키는 장치입니다. 입력 및 출력 특성에 따라 분류 할 수 있습니다.
- 전압 증폭기 : 신호의 전압 수준을 높이도록 설계되었습니다.
- 전력 증폭기 : 스피커와 같은 하중을 구동하기 위해 전력 수준을 높이는 데 중점을 둡니다.
- 전류 증폭기 : 주로 회로를 통해 흐르는 전류를 증가시킵니다.
신호는 두 가지 주요 범주로 분류 할 수 있습니다.
-AC (교대 전류) : 시간이 지남에 따라 다른 신호, 일반적으로 본질적으로 정현파.
-DC (직류) : 시간이 지남에 따라 일정하게 유지되는 신호.
DC 신호를 증폭시키는 증폭기의 능력은 설계에 크게 의존합니다.
-AC 결합 증폭기 : 가장 일반적인 오디오 증폭기는 AC 신호를 증폭 시키도록 설계되었습니다. 여기에는 종종 DC 구성 요소를 차단하여 왜곡을 방지하고 오디오 충실도를 유지하는 커플 링 커패시터가 포함됩니다. 결과적으로,이 증폭기는 커패시터가 정상 상태 (DC) 전압이 통과하는 것을 방지하기 때문에 DC 신호를 효과적으로 증폭시킬 수 없습니다.
-DC 결합 앰프 :이 증폭기는 AC 및 DC 신호를 모두 처리하도록 특별히 설계되었습니다. 커플 링 커패시터를 사용하지 않으므로 간섭없이 DC 신호를 증폭시킬 수 있습니다. 이 유형은 AC 및 DC 구성 요소 모두 계측 및 센서 애플리케이션과 같은 증폭이 필요한 응용 분야에서 필수적입니다.
1. 센서 인터페이스 : 많은 센서가 추가 처리를 위해 증폭이 필요한 DC 신호를 출력합니다. 예를 들어, 열전대 및 변형 게이지에는 종종 전용 DC 앰프가 필요합니다.
2. 신호 조절 : 데이터 수집 시스템에서 정확한 측정에 약한 DC 신호를 증폭시키는 것이 중요합니다.
3. 작동 증폭기 (OP-AMPS) : OP-AMPS는 구성에 따라 AC 및 DC 신호를 모두 증폭 시키도록 구성 할 수 있습니다. 다양한 전자 회로에서 다양한 전자 회로에서 널리 사용됩니다.
4. 의료 기기 : ECG 또는 EEG 기계와 같은 의료 응용 분야에서 센서에서 작은 DC 신호를 증폭시키는 것은 정확한 진단에 중요합니다.
5. 산업 자동화 : 많은 산업 센서는 모니터링 및 제어 목적으로 DC로 처리 할 수있는 느리게 변화하는 신호를 생성합니다.
앰프는 입력 신호에 기초하여 전류의 흐름을 제어하는 트랜지스터 또는 작동 증폭기와 같은 활성 구성 요소를 사용하여 작동합니다. 기본 작업에는 다음이 포함됩니다.
1. 입력 단계 : 입력 신호가 수신되어 증폭을 위해 준비됩니다.
2. 게인 단계 : 입력 신호의 진폭이 증가하는 코어 증폭이 여기에서 발생합니다.
3. 출력 단계 : 증폭 된 신호는 출력 부하로 전달됩니다.
- 트랜지스터 : 대부분의 증폭기에서 1 차 활성 구성 요소 역할을합니다.
- 저항 : 편견 및 설정 게인 레벨에 사용됩니다.
- 커패시터 : AC 커플 링 된 증폭기에서는 DC 구성 요소를 차단하면서 AC 신호가 통과 할 수 있습니다.
OP-AMP를 사용하여 DC 신호를 증폭시키기 위해 회로를 설계 할 때 여러 단계가 관련됩니다.
1. 구성 선택 : 응용 프로그램 요구에 따라 반전 또는 비 반전 구성을 결정하십시오.
2. 게인 설정 : 저항 값을 계산하여 공식을 사용하여 원하는 게인을 달성합니다.
게인 = 1+rf/린
비 반전 구성의 경우.
3. 전원 공급 장치 고려 사항 : 전원 공급 장치가 앰프 작동에 충분한 전압과 전류를 제공 할 수 있는지 확인하십시오.
DC 신호를 증폭시키는 것은 고유 한 과제를 나타냅니다.
- 오프셋 전압 : 앰프의 오프셋 전압은 출력 신호를 왜곡 할 수 있습니다.
- 노이즈 감도 : DC 신호는 노이즈에 더 취약하여 정확도에 영향을 줄 수 있습니다.
- 열 드리프트 : 온도 변화는 시간이 지남에 따라 앰프 성능에 영향을 줄 수 있습니다.
- 제로 드리프트 : DC 앰프의 중대한 과제 중 하나는 전원 공급 장치 전압 또는 환경 조건의 변동으로 인한 드리프트가 제로 드리프트이며, 이는 시간이 지남에 따라 측정의 부정확성을 초래할 수 있습니다 [1].
직접 결합 앰프는 차단 커패시터없이 신호를 원활하게 전환 할 수 있습니다. 이 설계는 위상 관계를 유지하는 것이 중요한 저주파 응용 프로그램에 특히 유용합니다.
헬리콥터 안정화 증폭기는 증폭 전에 입력 신호가 주기적으로 전환 (다진)을 사용한 다음 증폭 후 원래 형태로 다시 하조되는 기술을 이용합니다. 이 방법은 드리프트가 0을 크게 줄이고 정확도를 향상시킵니다 [1].
계측 증폭기는 공통 모드 노이즈를 거부하면서 정확한 저수준 신호 증폭을 위해 설계된 특수 유형의 OP-AMP입니다. 그들은 높은 입력 임피던스와 우수한 선형성으로 인해 의료 기기 및 센서 애플리케이션에 널리 사용됩니다 [2].
작동 증폭기 (OP-AMPS)
1. 비 반전 구성 :
- 긍정적 인 이득을 제공합니다.
- 출력은 피드백 구성에 연결된 저항에 의해 결정된 추가 게인으로 입력 전압을 따릅니다.
2. 구성 반전 :
- 부정적인 이득을 제공합니다.
- 출력 전압은 입력 전압에 반비례지만 피드백 저항 값에 따라 증폭됩니다.
3. 차동 구성 :
- 두 개의 입력 신호가 비교가 필요할 때 사용됩니다.
- 작은 차동 전압을 증폭시키는 동안 소음 제거가 필요한 응용 분야에 이상적입니다 [4].
간단한 OP-AMP 회로가 작은 DC 신호를 증폭시키는 방법을 설명하기 위해
1. 1V (100의 이득)로 증폭하려는 10mV의 센서 출력이 있다고 가정합니다.
2. 비 반전 구성 사용 :
-세트 린 = 1kΩrin = 1kΩ
- 사용 RF를 계산하십시오
100 = 1+rf/rin⟹rf = 99kΩ
3. OP-AMP를 이러한 저항기와 연결하고 적절한 전원 공급 수준 (+12V/-12V)을 제공하여 적절한 기능을 보장합니다 [4].
요약하면, 많은 표준 오디오 증폭기는 커플 링 커패시터와의 설계 제한으로 인해 DC 신호를 증폭시킬 수 없지만 AC 및 DC 신호를 효과적으로 처리 할 수있는 특수 증폭기가 존재합니다. 이러한 차이를 이해하는 것은 특정 응용 분야, 특히 의료 기기, 산업 자동화 및 센서 기술과 같은 분야에서 적절한 앰프를 선택하는 데 중요합니다.
DC 커플 링 앰프는 AC 및 DC 신호가 구성 요소를 차단하지 않고 통과 할 수있게하므로 두 유형의 신호가 증폭이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
일반적으로 아니요; 표준 오디오 앰프는 DC 구성 요소를 차단하는 커패시터로 설계되었습니다. 그러나 특수 오디오 증폭기는이 목적을 위해 특별히 수정되거나 설계 될 수 있습니다.
작동 증폭기 (OP-AMPS)는 구성에 따라 AC 및 DC 신호를 모두 증폭시킬 수 있으며 신호 조절 및 필터링과 같은 작업에 다양한 전자 회로에서 널리 사용됩니다.
커플 링 커패시터는 앰프에 사용하여 원치 않는 DC 전압을 차단하는 동시에 AC 신호가 통과하여 오디오 애플리케이션의 왜곡을 방지합니다.
작은 DC 신호를 증폭시키기위한 회로를 설계하려면 OP-AMP 구성 (반전 또는 비 반사)을 선택하고 요구 사항에 따라 저항 값을 사용하여 게인을 설정하고 전원 공급 장치가 필요한 사양을 충족하는지 확인하십시오.
[1] https://www.utmel.com/blog/categories/amplifiers/introduction-to-dc-amplifier
[2] https://electronics.stackexchange.com/questions/439521/using-op-op-amp-to-mplify-dc
[3] https://www.youtube.com/watch?v=flylywfn3cs
[4] https://www.instructables.com/operational-amplifier-as-dc-mplifier/
[5] https://www.zhinst.com/europe/en/blogs/use-your-lock-amplifier-table-low-pass-measure-measure-dc-signals
