Differential amplifier 차동 증폭기

Differential amplifier 차동 증폭기란? 입력단 2개 신호의 차이를 증폭키며, CMRR이 높은 증폭기를 뜻한다.

Common mode level을 중심으로 방향만 반대고, 크기가 똑같은 두 신호를 증폭시킨다.

 

CMRR이란? Common mode rejection ratio의 약자로 (Common mode는 출력 전압의 공통적인 DC전압 Level)

Input단 2개에 들어가는 공통 전압 Level에 어느정도 잡음이 섞여있더라도 차동 증폭기 내에서 이를 걸러주는 정도를 말한다. 즉 CMRR이 좋을 수록 Noise제거에 탁월하다.

 

아래는 Differential amplifier 회로이다.

이 회로에 Nodal 방정식을 활용하여 Vin1, Vin2로 Vout을 표현하는 공식을 정리해보았다.

갑자기 V2, V1이 나왔는데

여기서 V2 = Vin2, V1 = Vin1이다.

 

그렇다면 이번에는 이를 활용하여 제작한 INA128 Amp를 소개해 드리겠습니다.

사실 INA128을 사용하는 이유는 저항 값에 따라 원하는 Gain 값을 조절할 수 있다 정도로만 알고 있습니다.

그리고 어디서 주워들었는지는 모르겠지만 Differential amplifier 두 입력단에 Buffer을 달아 원하는 전압 값을 정확하게 전달할 수 있다라는 이유도 있다고 들었습니다.

 

따라서 INA128 Amp회로는 Buffer 2개 AMP1개로 구성 되어 있습니다.

 

*Buffer란? 입력단에는 저항이 존재하기 때문에 정확한 전압이 들어갈 수 없습니다. 따라서 Buffer을 활용하면 전류가 흐르지 않기 때문에 전압강하가 발생하지 않고, 원하는 전압을 인가할 수 있게 됩니다.

 

출처: http://www.datasheetcafe.com/ina128-ht-datasheet-pdf/

INA128-HT Datasheet - Precision, Instrumentation Amplifier - TI

 

INA128 회로입니다. INA128 회로에서 Buffer 가 존재하는 앞 부분의 회로부터 보겠습니다.

뒷 부분은 방금 정리 하였으니!!

 

여기서 회로에서 키르히호프 KCL 법칙을 이용해 봅시다.

KCL 법칙이란 ? 임이의 접점 사이에서 전류의 총합은 0

 

V2-V1으로 정리해줍니다. V2-V1으로 정리하는 이유는 방금 Differential amp 에서 정리한 식을 활용하기 위해서 입니다. 헷갈리지 않게 Ra, Rb로 저항을 표현했습니다.

 

 

아래 정리한 식을 살펴보면 R2의 저항으로 Gain 값을 조절할 수 있음을 알 수 있습니다.

 

따라서 INA128 회로는 버퍼를 사용하여 원하는 전압을 입력할 수 있고, Rg를 활용하여 Gain값을 조절할 수 있다는 2개의 장점이 있습니다!!