op amp 증폭률 계산기 (비반전·반전·차동)

Rf·Rg 로 op amp 비반전·반전·차동 증폭기의 이득·dB·출력 전압을 계산하고, 개루프 이득에 의한 오차, 대역폭, 원하는 이득의 표준 저항 값까지 봅니다.

회로Rf 되먹임 저항 (Ω, 4k7 꼴 가능)Rg·Rin 입력 쪽 저항 (Ω)입력 전압 Vin·E2 (V)E1 (V, 차동만)개루프 이득 A (dB, 데이터시트)이득 대역폭 곱 GBW (MHz)

결과
이상 이득
dB (20 log\|G\|)
잡음 이득 1 + Rf/Rg
출력 전압 (이상)
개루프 이득 A 에서 이득 / 오차
폐루프 대역폭 ≈ GBW ÷ 잡음 이득
입력 핀 전압 (차동: E2 × Rf/(Rin + Rf))

원하는 이득에 맞는 표준 저항

원하는 이득 |G|표준 값 계열

필요한 Rf (지금 Rg 기준)
가장 가까운 표준 값
그때 이득 / 목표와 차이

기본값(비반전, Rf 100 kΩ·Rg 10 kΩ, A 100 dB, GBW 1 MHz)은 예시입니다. 개루프 이득·GBW 는 쓰는 op amp 의 데이터시트 값을 넣으세요.

값을 바꾸면 바로 다시 계산합니다. 계산은 이 브라우저 안에서만 하고, 입력한 값은 어디에도 보내지 않습니다.

계산식

비반전: Vout = (1 + Rf/Rg) × Vin
반전: Vout = −(Rf/Rin) × Vin
차동(위아래 Rf·Rin 같음): Vout = (Rf/Rin) × (E2 − E1)
가산(반전): Vout = −Rf × (E1/R1 + E2/R2 + …)
dB = 20 × log10|G| (10배 = 20 dB, 100배 = 40 dB)
개루프 이득 A 에서: G ≈ 이상 이득 ÷ (1 + 잡음 이득 ÷ A)
폐루프 대역폭 ≈ GBW ÷ (1 + Rf/Rg)

자주 쓰는 E12 저항 짝 (GBW 1 MHz)

회로	Rf / Rg	이득	dB	대역폭
비반전	10k / 10k	2	6.0 dB	500 kHz
비반전	22k / 10k	3.2	10.1 dB	313 kHz
비반전	47k / 10k	5.7	15.1 dB	175 kHz
비반전	100k / 10k	11	20.8 dB	90.9 kHz
비반전	1M / 10k	101	40.1 dB	9.9 kHz
반전	10k / 10k	-1	0.0 dB	500 kHz
반전	100k / 10k	-10	20.0 dB	90.9 kHz
반전	1M / 10k	-100	40.0 dB	9.9 kHz

반전 증폭기도 대역폭은 «잡음 이득» 1 + Rf/Rin 으로 나눕니다 — 이득 −1 반전은 잡음 이득 2 라 팔로어(이득 1)의 절반입니다(TI 핸드북 그림 40·41).

개루프 이득이 유한할 때 (TI 핸드북 그림 30 예)

TI 핸드북은 개루프 이득 A 10 000, 입력 임피던스 50 kΩ, 출력 임피던스 100 Ω 인 op amp 로 ZI 10 kΩ·ZO 100 kΩ 반전 증폭기(이상 이득 −10)를 만들고 부하 10 kΩ 을 달면, 오차 항 δ ≈ 0.0013 으로 실제 이득이 −9.987(0.13 % 차이)이라고 계산합니다. 이 오차는 되먹임 저항을 조금 맞추면 없앨 수 있고, 그 뒤 A 가 10 % 바뀌어도 이득은 0.02 % 보다 덜 변한다고 적습니다. 위 계산기는 입력 임피던스 ∞·출력 임피던스 0 으로 본 같은 식(δ = 잡음 이득 ÷ A)입니다.

읽는 법

비반전 증폭기의 이득은 1 보다 작아질 수 없습니다. 1 보다 작게 줄이려면 앞에 분압 저항을 두거나 반전 증폭기를 씁니다.
차동 증폭기는 위아래 저항 비가 같아야 공통 모드 전압이 지워집니다. 저항 허용차만큼 비가 어긋나면 공통 모드가 출력에 남습니다.
op amp 입력 핀은 공통 모드 범위 안에 있어야 합니다. 차동 증폭기는 입력 핀이 E2 × Rf/(Rin + Rf) 에 있으니 이 값도 확인합니다(TI 핸드북 p.25).
출력은 전원 전압 근처에서 잘립니다. 계산된 출력이 전원 범위를 넘으면 데이터시트의 출력 전압 범위를 봅니다.

현장에서 쓰는 곳

열전대·로드셀·션트 저항처럼 mV 단위 신호를 ADC·PLC 아날로그 입력 범위로 키울 때(비반전·차동).
4–20 mA 수신 저항의 전압을 0–10 V 나 0–3.3 V 로 맞출 때.
두 점의 전압 차(브리지 출력)만 키우고 공통 전압은 지울 때(차동).

자주 묻는 것

op amp 증폭률 공식은?

비반전은 1 + Rf/Rg, 반전은 −Rf/Rin 입니다. Rf 100 kΩ·Rg 10 kΩ 이면 비반전 11배(20.8 dB), 반전 −10배(20 dB)입니다.

반전과 비반전의 차이는?

반전은 출력 부호가 뒤집히고 입력 임피던스가 Rin 입니다. 비반전은 부호가 그대로이고 입력 임피던스가 매우 높아 센서 출력을 거의 끌어내리지 않습니다.

dB 로 바꾸려면?

20 × log10(이득) 입니다. 10배 = 20 dB, 100배 = 40 dB, 1000배 = 60 dB.

이득을 크게 하면 대역폭은?

대역폭 ≈ GBW ÷ 잡음 이득 입니다. GBW 1 MHz op amp 로 비반전 101배를 만들면 약 9.9 kHz 까지 평탄합니다. 더 넓은 대역이 필요하면 GBW 가 큰 op amp 를 쓰거나 두 단으로 나눕니다.

증폭한 전압을 ADC 값으로 바꾸려면 ADC 분해능 계산기. 두 저항으로 원하는 값을 만들려면 합성 저항 계산기.

근거

식은 Texas Instruments «Handbook of Operational Amplifier Applications»(SBOA092B) p.15·17·18(비반전·반전), p.23~25(가산·차동), p.27~28(그림 30 — 유한 이득 예 −9.987), p.31(dB), p.36~37(그림 40·41 — 대역폭)에서 옮겼고, 이 계산기가 그 예를 다시 내는지 시험으로 확인했습니다. 표준 저항 값은 Vishay 28372(IEC 60063 표). 개루프 이득·GBW·공통 모드 범위는 쓰는 op amp 의 데이터시트를 보세요.