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  1. 2011.04.19 LM311 완벽 분해 (8)


오늘은 원래 GPU 의 변천사와 의미들, CF , SLI, Physics 등에 대해서 기술할려고 했는데 ㅋㅋ

후배들이 LM311 에 대해서 물어보는 바람에 이렇게 글을 씁니다 ㅋㅋ

저도 학부때 공부하면서 항상 헷갈렸었고, 다 안다고 생각했지만 오늘 시뮬레이션을 돌려보고 나서야

비로서 확실히 안것 같네요 ㅋㅋㅋ

여러분도 이번기회에 이 애매모호한 LM311 을 완벽 분해하길 바라면서 ㅋㅋ

일단 LM311 은 대표적인 OPAmp Comparator 입니다.

Open C, Open E 의 출력단을 각각 제공하며 설계자는 상상 Pull Up 이나 Pull Down 저항을 사용하여

출력 방식과 Range 를 정해주어야만 동작합니다 ㅋ

여기서 !! 가장 크게 헷갈리는 부분이 LM311 의 출력단에 TR 이 있을 텐데

(+) 입력이 (-) 보다 클경우 TR 이 Trigger On 되어 Open Collector 로 출력단을 구성하였을 경우에

Logic 이 Low 가 나와야 하는것 아니냐 !! 라는 고민을 하게 될때죠? ㅋㅋ


이런 생각이 들다보니 도대체가 뭐가 뭔지도 모르겠고 ㅋㅋ

자 이제 논란을 종결해 드리겠습니다

1. 일단 출력단이 TR 로 구성되어 OC, OE 의 출력핀을 따로 제공하는 것은 맞습니다!!!

<Figure1. LM311 내부 회로도>

어때요 ㅋㅋ 마지막에 아웃풋 해서 그아래 TR 이 하나 보이지요? ㅋㅋ

하지만 그 사이에 엄청나게 많은 로직들이 존재하네요 ㅋㅋ ㅠ

분석하기도 빡시고 분석 하고 싶지도 않습니다!! 왜냐 !! IC 는 Black Box 형태고 제공 되기때문에 그안의 로직을 모두

알 필요도 없을 뿐더러, 머리만 아푸니까요 ㅋㅋ

입력을 이렇게 주었을때 출력을 어떻게 뽑아내 주는지만 정확하게 알고 있으면 됩니다!

자.. 그러니까 니말을 (+) 가 높은 값이면 출력이 LOW 냐 ?? 라고 반문하실꺼지요!!

2. (+) 가 (-) 보다 높은 입력이 들어갈경우 , Pull UP 저항을 달아 OC 로 출력을 뽑아내면 HIGH 의 출력이 나온다.

이것이 정답입니다.

<Figure2. LM311 Open Collector 구성>

어때요. 종결했지요? ㅋㅋ

그러니까 LM311 의 마지막 출력단에 있는 TR 을 신경쓰지 마시고, 이렇게 생각하세요

아... IC 만드는 놈들이 (+) 가 높을 값일때 OC 로 구성하면 HIGH 의 출력을 내보내게 만들어놨구나....

이렇게 이해하고 넘어가시는것이 빠를것 같습니다.

3. Grond Reffered Load 방식, (Pull Down, OE) 을 사용할 경우 출력은 뒤집힌다.

이부분은 잘 아시겠지요? Pull Up 을 쓸때와 Pull Down 을 쓸때 출력이 뒤바뀐다는 사실이요

이부분은 제 수업시간에도 한번 설계를 했던 부분인데요 다시한번 종결을 하기위해서 아래 그림을 첨부합니다.

<Figure3. LM311 Open Emitter 구성>

보이시나요? ㅋㅋ Pull UP 저항을 쓸때와 출력이 바뀌었지요? ㅋㅋ

4. 야 ! 그럼 LM311 은 맨날 0 ~ +SAT 의 출력만 내보내 주냐?

그렇지 않습니다. 그럼 Pull Down 을 썼을 때 +SAT 에서 -SAT 까지 Logic Level 을 바꿔 볼까요?

조금만 생각하면 쉽게 알수 있답니다.

<Figure4. LM311 출력 전압 범위 조정>

3, 4번 그림간에 무슨 차이가 있는지 찾으셨나요? ㅋㅋ

이제는 쉽게 아시겠지요? ㅋㅋ출력의 Ground 를 어떻게 잡느냐에 따라서 출력의 범위가 변하게 되는 것입니다.

Pull UP 도 같은 원리로 구현할수 있겠죠? 이부분은 생략합니다.

정리해보지요.

1. LM311 은 OPAMP Comparator 로써, (+) 입력이 더 클 경우 & Pull UP 으로 구성할경우 HIGH 의 출력을 내보낸다.
2. Pull Down 으로 구성할 경우, 출력은 Pull UP 으로 구성했을 때와 비교하여 반대가 된다.
3. 출력의 범위를 설계자가 원하는대로 정해줄수 있다.

자 이제 좀 이해가 되시나요?

이해가 안되시는 부분이 있다면 전화 하시거나, 댓글을 달아주시기 바랍니다 ㅋㅋ

아니면 찾아오셔도 되구요 ㅋ

좋은밤 되시구요 ~ 후배들은 시험 잘보고 ㅋㅋ

그럼 다음 포스팅에서는 좀 더 재미난 주제로 만나뵙길 바랍니다 ㅋㅋ

LM311 스팩 첨부합니다. 공부하세요 ㅋㅋㅋ

특히나 Application Note 부분에 있는 회로들을 잘 보고, 시뮬레이션 해보시면 훨씬 이해가 빠를듯 ~ ㅋㅋ

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Posted by J.Bear

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  1. 임종현 2011.04.23 15:32  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    항상 좋은정보 감사드립니다. ㅎ

    근데 바로 앞장에 lm339의 경우엔 pull - up의 목적에 딱 맞게 출력이 0이 되면

    pull-up 저항쪽의 전압 때문에 출력은 1이되고 opamp 내부의 출력이 0 즉 open되어

    output에 1이 걸린다고 보아 외부 pull - up저항에 전압과 opamp에서 나오는 전압과의

    전압차가 없어서 output이 0v가 걸리는것 같은데 lm311과 339는 서로 반대인것 같은데

    맞나요 ㅎㅎ

  2. J.Bear 2011.04.23 15:54 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    ㅋㅋㅋ 339 도 시뮬레이션 해보니 똑같은 결과가 나오는디? ㅋㅋ

    한번 해바바 ㅋㅋ

  3. 임종현 2011.04.23 16:18  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    해보려고 했는데 제 멀티심에 311하고 339 그리고 일반 opamp인 741 같은 소자가 없어서요 ㅠ

  4. 임종현 2011.04.23 16:28  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    lm339 2-14번 그림을 보면
    첫번째, Eni > Einv - short
    두번째, Eni > Einv - open 형태를

    보여서 첫번째 경우엔 출력으로 0이 나오고 두번째 경우엔 1이 나와서

    hi와 low 사이 값을때 0. 0 즉.. 둘 다 오픈 형태를 갖기 때문에 pull up에 의한 전압이 1로

    나오는것 같다는 생각을 가지고 있었는데 아닌건가요?ㅠ

    너무 헷갈리네요 ㅠ ㅎㅎㅎㅎ

    제가 실험해보고 싶은데 multisim 라이브러리에 lm시리즈가 없어서 못해보고 있습니다 ㅠ ㅎ

  5. J.Bear 2011.04.23 18:20 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    그대의 열정이 대단합니닼ㅋㅋ 형이 돌려서 올려줄께 ㅋㅋ
    일단 핀배열을 보니까 311처럼 전문 비교기칩음 아닌것같고
    오피엠픈데 slew rate특성이 좋은게 아닌가싶기도하곸ㅋ
    내가 시뮬래이션 돌려서 사진올려줄태니꺼 참고하고 ㅋㅋ
    멀티심관련 문제는 내일쯤 나한테 개인으로 연락을 해보렴

  6. 김우진 2011.12.20 16:00  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    실제로 회로기판에 쓰이는걸 봤네요!!

    참... 신기하다고 해야하나

    하여튼 형님 수고하세요!

  7. 문태수 2012.04.27 14:25  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    블로그 잘 꾸며 놓으셨네요 ^^

    죄송한데, 질문좀 하나할께요. (-)공급전압을 0V로 한 상태에서도 동작을 하게 되나요??

    그 상태에서 (-)입력 부분에 예를들어 3V 입력을 가하게 되면 (+)입력 부분이 3V보다 높은 경우는 High가 나오고 낮은 경우는 Low가 출력 되는건가요??