Qucs(6)-오피앰프의 바이어스(Bias) 특성

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오피앰프 전원 바이어스

먼저 Qucs의 설치와 기본적인 사용 방법은 아래 내용을 참조하시면 됩니다.

https://medialink.tistory.com/111
https://medialink.tistory.com/112?category=959576
https://medialink.tistory.com/113?category=959576

오피 앰프가 동작하려면 전원을 유입해줘야 합니다. 이를 바이어스 전압(bias voltage)라고 합니다. 그리고 이 바이어스 전압은 오피 앰프가 증폭 가능한 출력 전압에 영향을 줍니다. 

물론 사용하는 오피 앰프에 따라 바이어스의 영향이 달라집니다. 이글에서는 오피 앰프 TL071을 이용해서 증폭률이 1인 반전 증폭 회로에서 바이어스의 영향을 알아보겠습니다. 바이어스가 $\pm 15V$이고 입력 신호를 교류로 $V_{in,peak}= 15V, 1000Hz$로 하겠습니다. 즉 최대 전압이 15V인 신호를 사용하겠습니다. 

그런데 출력을 보면 다음과 같이 최대 13.5V에서 클리핑이 발생합니다. 이는 바이어스보다 낮은 전압입니다. 즉 바이어스까지 증폭이 되지 않습니다. 이는 오피 앰프 내부 소자의 특성입니다. 물론 rail-to-rail 방식은 좀 다른 얘기입니다.

그러니 일반적인 오피 앰프에서 바이어스와 최대 이득 가능 범위를 이해할 필요가 있습니다. 

그런데 이득을 보면 입력과 출력이 같은 0dB로 나타납니다. 분명 출력이 13.5V인데요. 그러므로 이득을 보는 그래프와 시간축 그래프를 반드시 같이 봐야 합니다. 이밖에 쓰루율에 의해 파형 왜곡이 있을 수이 있기 때문입니다. 

그럼 어느 정도에서 클리핑 발생 없이 증폭이 가능할까요?. 아래와 같이 입력 신호가 13.4V 일 때까지 정상적으로 증폭합니다.

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