Analog & Mixed-Signal 설계 HOT전력오피앰프의 비반전 증폭회로 제가 잘 못 구성한 것입니까?

안녕하세요. 전 고압 싸인파 생성을 위해 회로를 구상했습니다.

개념은 매우 간단합니다. 전력 오피앰프를 통해서 함수발생기의 작은 싸인파입력을 오피앰프 저항 2개를 통해서 게인을 결정할 수 있는 단순 비반전증폭회로를 통해 +-28V 싸인파로 키웁니다.

그렇게 키운 싸인파를 130배의 권선비를 가진  변압기를 통해서 정도로 키워서 수 KV의 전압을 만들어서 어떤 커패시턴스가 있는 부하에 걸어주려고 합니다.

전 그래서 소자를 구입하기전에 ORCAD를 통해서 시뮬레이션을 마쳐 성능을 점검했습니다. 

시뮬레이션도 됬겠다 또 스펙도 되는 것 같아서 큰돈 주고 바로 구입했습니다. (소자 명은 PA-07이고 분류는 고압 오피앰프 입니다.)

참고로 스펙인 다 말씀 드릴 순 없지만 DC입력전압이 +-50V이니깐 제가 그 이하의 전압(+-30V)으로 넣었기 때문에 괜찮고 또 출력 전류스펙이 5A까지이니 

시뮬레이션 결과 또한 출력전류에 5A이하로 흐르니깐 괜찮다고 생각했습니다.

문제는 여기서 부터입니다. 아주 간단한 비반전 증폭 회로.. 보통 전자공학 서적에서 오피앰프의 기능회로 설명 때 거의 처음으로 나오는 기본적인 회로잖아요? 

그런데 이 전력 op-amp라는 것이 시뮬레이션과 전혀 다른 출력을 보입니다. 시뮬레이션에서 볼수 있었드 +-28V는 완전 저전압으로 나와버립니다.

전 혹시 비반전증폭회로가 아닌 부하들(변압기+커패시턴스)이 잘못되지 않나 싶어서 그것을 떼고 일반 저항을 달아서 해봤습니다.

그런데 부하가 약 4.8Kohm이상에서는 원하는 게인만큼 증폭해서 출력하지만 그 이하의 저항에서는 출력 싸인파가 위아래부터 깍여 왜곡 되기 시작합니다.

결국 저항감소에 따라 점점 신호가 죽어버립니다. 이해할 수 없는 것은 만약 신호가 잘 나온다하더라도 그 부하에서 흐를 겨우 몇 mA의 출력전류밖에 안되는데 왜 전력 오피앰프라는 소자가 그것을 버텨주지 못하는 것입니다. 물론 회로 시뮬레이션에서는 50ohm도 신호가 죽지 않습니다. 하지만 실험에서는 4.27Kohm 정도에서 죽어버립니다. 

과정은 아래의 그림과 같습니다.

 

아래의 시뮬레이션 에서는 26배 게인의 비반전 증폭회입니다. 부하저항은 50Ohm을 달았고 시뮬레이션 해보았습니다.

 

 

시뮬레이션 결과는 입력 싸인파 1.1V를 26배 증폭한 것 만큼 예상대로 잘 나오고 있습니다.

  

 

 

아래는 시뮬레이션과 같은 회로를 빵판에 구현한 것입니다.

 

이제부턴 가장 오른편에 있는 가변저항을 줄여가면서 신호를 측정해봤습니다. 아래는 4.27KOhm 이상에서는 유지하고 있는 파형입니다.

 

 아래부터는 4.27KOhm 부터 왜곡이 되는 경과를 볼 수 있습니다.

 

 

마지막으로 왜곡이 시작되는 지점의 가변저항 값을 측정했습니다.

 

아니 왜 4.27KOhm이라는 저항에서부터 왜곡이 시작되는 걸까요?  전류 = 28V/4.27KOhm=6.5mA 수준 인데요? 정말 이해할 수 없습니다.

 

전 당장 한국대리점에 연락을 취하고 미국 본사에도 취했습니다. 해맑게 일주일안에 답을 얻을 거란 말을 듣고 순수히 믿고 기다렸더니 일주일도 지나서하시는 말이 소구매자라는 이유인지 모르지만 답을 못 받을 수 있으니깐 아예 기대하지 말라고 하더군요.  그냥 한국 대리점의 수준이 이정도 밖에 안된다고 생각하시는게 편할 거라고 말씀하시더라구요. 차라리 처음부터 소구매자라면 답을 못 받을 수도 있다는 예기라도 했으면 일주일동안 뭐라도 했을 것입니다. 그런데 분명 일주일 안에 받을 것이니깐 기다리면 된다고 해놓구선.

전 이걸 졸업작품의 한 부분으로서 만들고 있는데 시간이 매우 부족한 상황입니다. 시연이 이번달 말인데 지금 누구에게도 도움을 청할 곳이 없습니다. 

성능이 나오지 않는 것에 대해 제가 의심하는 것은 소자 자체의 성능 보다는 이 전력 오피앰프라는 것이 일반 저전력 오피앰프와 다르게 많이 있는 단자입니다.. 전자공학 서적에서는 그런거 다 생략하고 일반적인 단자만 가지고 외부회로 구성에 대해서만 설명하잖아요? (제가 공부한 회로서적은 매우 간단하게 나와있습니다.)

그러니깐 단자라고는 비반전 및 반전 입력단자와 DC+-입력단자 그리고 출력단자만 보이는 블락다이어그램으로 설명하잖아요?

심지어 보통은 DC+-입력단자 까지도 생략하죠?

책에서는 비반전 증폭회로 구성시 그저 증폭게인을 결정하기 위한 저항 2개의 값이 중요하고 수식이 어떻게 되는 등 그런 설명밖에 없었는데 말이죠. 

하지만 제가 구입한 고전압 OP-AMP PA-07이라는 것은 단자가 추가적으로 여럿 있는게 아닙니까? 전 datasheet를 봐도 이게 도대체 왜 있고 또 무엇을 얼마만큼 달아야 하는지 모르겠습니다.

고수님들 전력 오피앰프의 비반전 증폭회로가 왜 스펙에 훨씬 못미치는 성능만 나오는지 전혀 알 수가 없습니다. 전 부하 저항이 작아도 전류 팍팍 출력하면서 신호 유지하는 그런걸 원했는데 이건 뭐 LM324 수준 같은 성능을 보이고 있으니 답답할 따름입니다. 돈은 돈대로 깨지고 시간은 시간대로 깨졌는데 담당관계자는 답을 기대하지 말라고 웃으며 직구를 날립니다.

아래는 이 소자의(PA-07) 데이터 시트가 나와있는 사이트 인데요. 고수님들 제발 제가 무엇을 안 했길래 혹은 잘 못했길래 이런 결과가 나왔는지 분석해 주세요.

혹여 제가 사용하지 않은 3개의 단자들에 관련된 회로를 구성하지 않은  것이라면 주변 회로를 어떻게 구성해야 하는 건지 알려주십시오.

위에 첨부한 회로도에서 보듯이 3개의 단자를 아무 소자도 달아주지 않고 띄워서 구성했습니다.

전자공학과도 아닌 제가 어떻게 할지 몰라 마지막으로 찾은 곳이 여기입니다.

전자회로 고수님들.. 전력OP-AMP의 고전류가 나올 수 있도록 하는 비반전 증폭회로 구성에 어떤 문제가 있는지 알려주셔서 절 구원해 주세요. 

꼭 부탁드립니다.

http://www.apexanalog.com.php53-23.ord1-1.websitetestlink.com/wp-content/uploads/2012/08/PA07U_T.pdf