🔌 OP앰프 저항 계산기

연산 증폭기(OP앰프)는 아날로그 설계의 핵심 부품이며, 저항 두 개가 가장 흔한 두 가지 구성의 이득을 결정합니다. 비반전 증폭기의 이득은 G = 1 + Rf/R₁로 항상 1보다 큽니다. 반전 증폭기의 이득은 G = −Rf/R₁로 감쇠도 증폭도 가능하며 위상이 뒤집힙니다. 저항값 선정은 항상 절충의 연속입니다. 너무 작으면 소스를 부하시키고 전력을 소모하고, 너무 크면 잡음과 바이어스 전류 오차가 지배합니다.

실무 지침으로 이득 1~10 범위에서는 1~100kΩ 저항을 사용합니다. 이득이 커지면 귀환 저항과 입력 커패시턴스가 만드는 극점이 대역폭을 제한하고, 큰 값의 저항은 열 잡음을 키웁니다. 이 계산기는 저항으로 이득을 구하는 방향과, 목표 이득을 만드는 저항을 찾는 방향을 모두 처리하며 결과를 선형 값과 dB로 함께 표시합니다. 공장 설비의 센서 신호를 ADC로 보내기 전에 분압 관계를 빠르게 정리하려면 전압 분배 계산기도 참고할 만합니다.

반전 구성에서는 − 입력의 가상 접지 때문에 R₁에 흐르는 전류와 Rf에 흐르는 전류가 같아져 G = −Rf/R₁가 됩니다. 비반전 구성에서는 귀환이 − 입력을 V+를 따르게 강제하므로 G = 1 + Rf/R₁입니다. 계산기는 이 관계를 직접 적용하고, 저항 계산 모드에서는 누락된 저항에 대해 식을 재배열합니다.

저항 계산 모드에서 나오는 필요 귀환 저항과 dB 이득은 설계 노트에 그대로 옮겨 쓰는 출력입니다. 대역폭 한계는 OP앰프의 이득-대역폭 곱에서 비롯됩니다. 폐루프 대역폭은 GBW/G이므로 10MHz OP앰프를 이득 10으로 쓰면 약 1MHz의 대역폭이 나옵니다. 보유 중인 부품 값을 해독하려면 저항 색상 코드 계산기와 함께 사용하세요.

1. 구성을 선택합니다. 반전 또는 비반전입니다.
2. 계산 방향을 선택합니다. 저항으로 이득 구하기 또는 이득으로 저항 구하기입니다.
3. 저항 두 개의 값을 입력합니다. 또는 이득과 저항 하나를 입력합니다.
4. 계산 버튼을 눌러 이득(선형·dB) 또는 누락된 저항을 확인합니다.
5. 결과에 가까운 표준 E계열 값을 고릅니다.

반전 이득 공식에 왜 마이너스 부호가 붙나요?

신호가 반전 입력으로 들어가기 때문에 출력이 입력과 180° 위상차를 가집니다. 교류 신호에서는 극성만 문제가 되지만, 직류 회로에서는 출력이 입력과 반대 방향으로 움직인다는 뜻입니다.

어느 정도의 저항 범위를 써야 하나요?

1~100kΩ를 목표로 하세요. 그 아래에서는 소스 임피던스와 OP앰프 출력 구동이 한계가 되고, 그 위에서는 √R에 비례하는 열 잡음과 입력 바이어스 전류 오차가 커집니다. 정밀 직류용이라면 Rf ≤ 1MΩ로 유지하세요.

비반전 이득을 정확히 1로 하려면 어떻게 하나요?

Rf = 0(단락)으로 두고 R₁을 제거하거나, 고전적인 전압 팔로워 배선을 사용하세요. 계산기는 이 경우 귀환 저항 0을 돌려주며, 반전 입력에 접지 저항은 필요 없습니다.

높은 이득에서 대역폭을 제한하는 요인은 무엇인가요?

OP앰프의 이득-대역폭 곱(GBW)입니다. 폐루프 대역폭 ≈ GBW / 이득이므로 10MHz OP앰프를 이득 100으로 쓰면 유효 대역폭이 100kHz뿐입니다. 고이득·고주파가 필요하면 단계를 직렬화하거나 더 빠른 앰프를 고르세요.

반전 단계로 감쇠기를 만들 수 있나요?

가능합니다. Rf < R₁이면 반전 단계는 감쇠가 되고 입력 임피던스는 그냥 R₁입니다. 큰 센서 신호를 소스를 버퍼링하면서 ADC 범위로 축소하는 흔한 방법입니다.

옵셋 전압과 바이어스 전류도 계산하나요?

계산하지 않습니다. 이상적인 OP앰프를 가정합니다. 실제 부품은 입력 옵셋 전압(수 µV~수 mV)과 바이어스 전류(pA~nA)가 작은 오차를 만들며, 고임피던스나 고이득 설계에서 가장 심합니다. 정밀 직류가 필요하면 저옵셋 또는 초퍼 증폭기를 사용하세요.

대부분의 설계에서 두 저항 모두 1~100kΩ 범위로 유지하세요. 1kΩ 미만이면 OP앰프 출력과 소스가 낮은 임피던스를 구동해야 하고, 1MΩ 이상이면 잡음과 바이어스 전류가 스며듭니다. KS C IEC 60063에 따른 표준 E계열 값을 사용하고 정확한 이득에 집착하지 마세요. 1% 저항이면 이득 정확도 2%는 확보됩니다. 바이폴라 OP앰프의 입력 바이어스 전류를 맞추려면 비반전 입력에 R₁||Rf 병렬 값과 같은 저항을 추가하세요. 이득-대역폭 트레이드오프도 기억하세요. 이득이 크면 대역폭이 줄어드므로 한 단계로 큰 이득을 만들기보다 두 단계를 직렬로 연결하는 편이 낫습니다. 전원 핀에는 칩 가까이에 100nF 디커플링 커패시터를 설치하세요.