위키득계정 ↗
과학

트랜스임피던스 증폭기

트랜스임피던스 증폭기과학
영문명
Transimpedance amplifier
약칭
TIA
변환 관계
전류 입력에서 전압 출력
이득의 차원
V/A 또는 Ω
트랜스임피던스 증폭기는 입력 전류를 출력 전압으로 변환하는 회로다. TIA라고 줄여 부르며, 포토다이오드처럼 전류로 신호를 내는 센서의 출력을 읽는 데 사용한다.

전류를 전압으로 읽는다

대표적인 구성은 연산 증폭기의 출력과 반전 입력 사이에 피드백 저항을 연결한다. 센서 전류에 대응하는 출력 전압을 얻어 전압 입력을 받는 후속 장치로 전달한다. 이득은 전압 대 전압의 무차원 비가 아니라 전압 대 전류의 비다.

저항과 변환 이득

이상적인 반전 구성에서 기준 전압에 대한 출력 변화는 −I×Rf로 나타낼 수 있다. 입력 전류 방향을 반대로 정의하면 식의 부호도 바뀐다. 부호를 해석할 때는 센서의 연결과 전류 방향을 함께 확인한다.

수치로 계산한다

피드백 저항이 200 kΩ이고 입력 전류 변화가 3 μA라면 이상적인 출력 변화의 크기는 0.6 V다. 같은 저항에 6 μA가 들어오면 1.2 V가 된다. 다만 출력 가능한 전압 범위를 넘는다면 실제 회로는 이 비례 관계를 유지하지 못한다.

안정성과 대역폭

센서와 입력의 정전 용량은 피드백 회로의 안정성에 영향을 준다. 보상용 커패시터를 사용하면 발진과 링잉을 줄일 수 있지만 용량을 크게 잡으면 사용 가능한 대역폭이 줄어들 수 있다. 저항 하나로 이득을 정하는 것과 안정적인 측정 회로를 완성하는 것은 구별해야 한다.

관련 문서

전하 증폭기 / 압전 힘 센서 / 전류 / 전압 / 전기 저항 / 연산 증폭기 / 포토다이오드 / 정전 용량