Slew Rate

 Slew Rate란 OP Amp의 동작 속도를 나타내는 Parameter입니다. 출력전압이 규정한 단위 시간당 변화 가능한 비율을 나타내고 있습니다. 예를 들면, 1[V/µs]는 1[µs]로 1[V] 전압을 변동시킬 수 있다는 의미입니다.

 이상적인 OP Amp는 어떤 입력신호에 대해서도 충실히 출력신호를 출력할 수 있지만, 실제로는 Slew Rate라는 제한이 존재합니다. 입력에 Turn-on, Turn-off가 급준한 방형파 펄스를 인가할 경우, 출력전압이 단위 시간당 어느 정도 변화할 수 있는가를 나타내고 있습니다. 아래 그림은 Slew Rate의 정의입니다.

Turn-on과 Turn-off의 Slew Rate는 다음 식으로 계산합니다.

Slew Rate의 규정은 「Turn-on」 또는 「Turn-off」가 낮은 쪽을 기준으로 규정하고 있습니다. 즉, OP Amp 출력신호 기울기의 최대치를 의미합니다. 그 이상의 급준한 변화를 지닌 신호에 대해서는 출력 파형은 추종이 불가하여 왜곡이 발생합니다. 증폭 회로를 구성한 경우에도 Slew Rate는 출력 변화의 비율이므로 변하지 않습니다.

OP Amp는 직류 / 교류, 양방의 신호 증폭에 사용됩니다.

OP Amp는 응답 속도에 한계가 있으므로, 모든 신호에 사용 가능한 것은 아닙니다.

상기 그림의 전압 폴로어 구성에서 직류전압 입력으로는 입력전압 범위, 출력전압 범위에 제한을 받습니다.

뿐만 아니라, 주파수를 지닌 교류 신호에 대해서는 이득 대역폭적 및 Slew Rate의 제약이 더해집니다.

하기에서 진폭과 주파수의 관계 즉, Slew Rate에 대해 설명하고자 합니다.

OP Amp가 출력 가능한 최대 주파수를 구하고자 합니다.

Tri-state (3상 상태) 란??

논리 회로의 3가지 출력 상태. 1의 상태는 전기적으로 High 레벨(H)이고, 0의 상태는 Low 레벨(L)이며, 나머지 상태는 고 임피던스(회로가 끊어진 상태)인 것을 말한다.

임피던스란 ??

 저항은 전류의 흐름을 방해하는 요소로서, 단위는 Ω(옴)이 사용된다. 저항이 클수록 전류가 흐르기 어렵다. 저항의 작은 의미를 크게 말한것이 「임피던스」이다. 그러나, 단순히 「저항」이라고 말하면 좋은것을 「임피던스」 라고 말하는 이유가 있다.

 직류신호 (DC신호)의 경우, 전류가 흐르는 방향은 일정하다. 교류신호 (AC신호)의 경우,전류의 흐르는 방향이 시간에 따라 변화한다. AC신호의 정의는 다양하다. 일반적인 인식으로 「시간축에 대하여 전류가 흐르는 방향이 변화하는 신호」를 「AC 신호」라고 하지만, 사실 상당히 애매하다. 전류가 흐르는 방향은 변하지 않고, 전압이 시간에 따라 변화하는 신호도 「AC성분이 많은 DC신호」라고 불리기도 한다.

 단순히 저항을 사용하여 전기적인 저항을 발생시키는 경우, 그 저항은 DC신호에도 AC 신호에도 마찬가지로 작용한다. 그러나 코일이나 콘덴서등은, DC 신호때와 AC신호 때에는 전혀 움직임이 달라진다. 코일의 경우, DC신호가 흐르면 저항은 거의 0Ω이 된다(수천번 감은경우는 별도)  AC신호가 들어가면 전기적 저항이 발생한다. 이것은 코일에 전류가 흐르는 반대 방향의 유도전류가 발생하기 때문이다. 주파수가 높을수록 전류가 흐르기 어렵다. 콘덴서의 경우, 절연막을 사이에 두고 전극이 있으므로, DC 신호는 흐르지 않는다. 저항은 무한대에 가깝다. 그러나 AC신호등이 유전되어 전류가 흐른다. 주파수가 높을수록 전류가 잘 흐른다.

 따라서 AC신호와 DC신호에서 저항이 다른소자가 있으므로, 「저항」이라고 말해 버리면 구별도 없이, 이유를 알수없게 되므로 「임피던스」라는 말을 사용한다. 일반적으로, 주파수에 따라 저항이 변화하는 소자의 저항을 나타낼때 「임피던스」라는 말을 사용하도록 한다.