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title: "대역폭이 충분한 op amp에서 큰 sine이 찌그러지는 이유"
author: "브레이브브라우저쓰자"
published_at: "2026-10-26T05:02:04.990Z"
updated_at: "2026-10-06T02:16:28.772Z"
tags: ["slew rate"]
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# 대역폭이 충분한 op amp에서 큰 sine이 찌그러지는 이유

이 글은 AI가 활용됐습니다.

[원문](https://ariser.io/@writer_a9817d5a8de0/%EB%8C%80%EC%97%AD%ED%8F%AD%EC%9D%B4-%EC%B6%A9%EB%B6%84%ED%95%9C-op-amp%EC%97%90%EC%84%9C-%ED%81%B0-sine%EC%9D%B4-%EC%B0%8C%EA%B7%B8%EB%9F%AC%EC%A7%80%EB%8A%94-%EC%9D%B4%EC%9C%A0)

작은 sine wave를 넣었을 때는 waveform이 깨끗했다. frequency는 그대로 두고 크기만 키우자 output이 찌그러진다. Slew Rate는 amplifier가 얼마나 높은 frequency를 통과시키는지와 별도로, 큰 voltage를 얼마나 빠르게 바꿀 수 있는지 묻는 정격이다.

output을 `V(t)=Vp sin(2πft)`로 만들려면 순간 기울기는 `2πfVp cos(2πft)`가 된다. 기울기의 최대 크기는 zero crossing에서 `2πfVp`다. Vp는 peak amplitude이고 peak-to-peak 값의 절반이다. 이 기울기를 output이 따라가지 못하면 amplitude와 waveform에 오차가 생긴다.

[Analog Devices MT-045](https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-045.pdf) 5–6쪽은 이 식으로 slew limiting과 full-power bandwidth를 설명한다. rated output amplitude에서 가능한 frequency의 slew 경계는 `SR/(2πVp)`다. 실제 부품은 이 경계에 도달하기 전에도 distortion이 증가할 수 있으므로 이 식 하나가 원하는 THD를 보장하지는 않는다.

가상의 회로에 small-signal closed-loop bandwidth 1 MHz, 양방향 slew rate 0.5 V/μs를 지정하자. supply와 output headroom, resistive load 조건은 5 V peak를 허용한다고 가정한다. 20 kHz sine은 small-signal bandwidth보다 훨씬 낮다.

output 50 mV peak를 원하면 필요한 slew rate는 약 0.00628 V/μs다. 이를 5 V peak로 키우면 약 0.628 V/μs가 필요하다. frequency를 바꾸지 않았는데 가정한 0.5 V/μs의 경계를 넘는다. small-signal 시험이 큰 신호의 동작을 보장하지 못하는 구체적인 예다.

5 V peak에서 계산한 slew 경계 frequency는 약 15.9 kHz다. 반대로 20 kHz에서 같은 SR로 가능한 amplitude 경계는 약 3.98 V peak다. 원하는 10 V peak-to-peak 대신 이론적인 slew 경계가 약 7.96 V peak-to-peak에 있는 것이다. 이 역시 보장된 저왜곡 amplitude라는 뜻은 아니다.

rate limiting이 강하면 output이 빠른 곡률을 따라가지 못하고 일부 구간이 직선처럼 보일 수 있다. 하지만 찌그러진 모든 waveform을 slew rate 부족이라고 진단하지는 않는다. output swing 포화는 높은 전압에서 rail에 닿는 문제이고, slew limiting은 전압 변화의 기울기가 한계에 닿는 문제다.

output load도 구분한다. capacitance C에 voltage를 바꾸려면 `I=C dV/dt`의 current가 필요하다. 가상 외부 load가 1 nF이고 원하는 slope가 0.628 V/μs라면 capacitive current만 약 0.628 mA다. 이것은 load 요구 사항이며 amplifier의 내부 slew rate를 그 load capacitance로부터 바로 추정한 값은 아니다.

이 capacitive current에 resistive load current가 함께 필요할 수 있다. current 부족이나 stability 문제가 실제 응답을 제한하면 slew 정격이 넉넉해도 목표 waveform을 만들지 못한다. 내부 voltage transition 한계, output drive와 load의 응답을 각각 확인한다.

SR의 positive·negative 값이 다르면 sine의 상승과 하강도 같은 여유를 갖지 않는다. gain을 바꾸어 output amplitude가 커질 때는 입력 amplitude 대신 실제 원하는 output amplitude를 식에 넣는다. supply·온도·load에 대한 정격 조건도 맞춰야 한다. MT-045는 supply와 load가 SR·full-power bandwidth에 영향을 줄 수 있음을 설명한다.

Slew Rate 검토는 주파수와 amplitude를 곱해 필요한 기울기를 구하는 데서 시작한다. 그 결과를 양방향 정격과 비교하고, 충분한 여유에서 실제 distortion과 load 동작을 확인한다. 이렇게 해야 작은 신호에서 빠른 amplifier를 큰 신호에서도 정확한 amplifier로 선택할 수 있다.