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1[7급 국가직 전자회로] 25년 1회차
다음 회로에서 가변저항이 0 [Ω]에서 3R [Ω]까지 변화할 때,
전압이득(AV=VoutVin)\left(A_V=\dfrac{V_{out}}{V_{in}}\right)의 범위는? (단, 연산증폭기는 이상적이다)

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−2≤AV≤14-2\le A_V\le\dfrac{1}{4}
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−2≤AV≤12-2\le A_V\le\dfrac{1}{2}
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−12≤AV≤2-\dfrac{1}{2}\le A_V\le 2
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−14≤AV≤2-\dfrac{1}{4}\le A_V\le 2
해설

전압이득의 범위는 −2≤AV≤14-2\le A_V\le\dfrac{1}{4}이다.

입력이 반전·비반전 단자에 동시에 걸리므로 중첩한다. 반전 경로 이득은 −2RR=−2-\dfrac{2R}{R}=-2, 비반전 단자 전압은 V+=VinRvR+RvV_+=V_{in}\dfrac{R_v}{R+R_v}, 비반전 이득은 1+2RR=31+\dfrac{2R}{R}=3이다.
AV=3RvR+Rv−2A_V=\dfrac{3R_v}{R+R_v}-2

Rv=0R_v=0이면 AV=−2A_V=-2, Rv=3RR_v=3R이면 AV=94−2=14A_V=\dfrac{9}{4}-2=\dfrac{1}{4}이다. 가변저항이 커질수록 이득이 단조 증가하므로 두 끝값이 범위를 정한다.

  • −2≤AV≤12-2\le A_V\le\dfrac{1}{2}: 하한은 맞지만 상한이 Rv=3RR_v=3R에서의 값 14\dfrac{1}{4}과 다르다.
  • −12≤AV≤2-\dfrac{1}{2}\le A_V\le 2: 하한 -2가 범위에 들어가지 않고 상한 2는 도달할 수 없는 값이다.
  • −14≤AV≤2-\dfrac{1}{4}\le A_V\le 2: 두 끝값의 부호와 위치를 모두 뒤집은 값이다.

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