« [OPアンプ] OPアンプのメモ | トップページ | [WSH] HTTPで取得する »

2013年3月11日 (月)

[OPアンプ] 基本増幅回路3種

OPアンプIC活用ノート (トランジスタ技術SPECIAL for フレッシャーズ) のメモ。

p.30~

反転増幅回路

回路構成

  • 入力電圧は、抵抗R1を通して反転入力(-記号側)へ。
  • OPアンプ出力を、抵抗R2を通して反転入力へ(負帰還)。
  • 非反転入力(+記号側)は、GNDへ。

反転増幅回路

原理

抵抗R1, R2の部分を見ると、、、

  • R1には入力電圧Vin、R2には出力電圧Vout。
  • 接続点Vmは、VinとVoutの分圧。
  • OPアンプの負帰還では、反転入力と非反転入力は短絡と考える(仮想短絡)。
    しかも、今回は、非反転入力は接地しているので、反転入力も接地している(仮想接地)。

以上より、分圧してVmを求めると、

 Vm = (R1 x Vout + R2 x Vin) / (R1 + R2)

仮想接地により、

 Vm = 0

なので、

 (R1 x Vout + R2 x Vin) / (R1 + R2) = 0
 R1 x Vout + R2 x Vin = 0
 R1 x Vout = - R2 x Vin
 Vout = - (R2 x Vin) / R1
 Vout = - (R2 / R1) x Vin

したがって、出力電圧 Vout は、入力電圧 Vin を、R2 / R1 倍して、反転させたものとなる。

特徴

  • 入力に対して、出力が反転する。
    (反転させたくない場合、回路を2段直列につなぐこともある。)
  • 減衰も可能。
    R2 < R1 とすることで、増幅率が 1 より小さくなり、減衰動作となる。)
  • 抵抗値の選定は、各部品の特性を元に決める。
  • OPアンプの入力2つが共に 0V 固定(仮想接地で反転入力も0V)なので、回路の特性が良好で、応用回路に使いやすい。
  • 仮想接地(Vm=0)により、Vin側から見ると、R1を介してGNDに接続している。
    これは、回路の入力インピーダンスが R1 であり、Vin / R1 の電流が流れる。
    つまり、電圧降下により、入力電圧が正しく伝わらない可能性がある。
  • 回路の出力インピーダンスは、ほぼ 0。
    (負帰還により、出力電流が流れても、出力電圧は変化しない。つまり、出力電流が流れても、出力電圧の電圧降下はない。)

非反転増幅回路

回路構成

  • 入力電圧は、非反転入力(+記号側)へ。
  • OPアンプ出力を、抵抗R2を通して反転入力(-記号側)へ(負帰還)。
  • 反転入力は、抵抗R1を通してGNDへ。

非反転増幅回路

原理

抵抗R1, R2の部分を見ると、、、

  • R1はGND、R2には出力電圧Vout。
  • 接続点Vmは、VoutをR2とR1の分圧。
  • 非反転入力には、入力電圧Vin。
  • OPアンプの負帰還では、反転入力と非反転入力は短絡と考える(仮想短絡)。

以上より、分圧してVmを求めると、

 Vm = ( R1 / (R1 + R2) ) x Vout

仮想短絡により、

 Vm = Vin

なので、

 Vin = ( R1 / (R1 + R2) ) x Vout
 Vout = ( (R1 + R2) / R1 ) x Vin
 Vout = ( 1 + R2 / R1 ) x Vin

したがって、出力電圧 Vout は、入力電圧 Vin を、1 + R2 / R1 倍したものとなる。

特徴

  • 入力に対して、出力が反転しない。
  • 増幅率は1倍以上(減衰はできない)。
    (1 + R2 / R1 にて、抵抗値が何であれ、「1 +」により必ず1以上となる。)
  • 入力電圧Vinが変動しても、負帰還により、変動に追従する。
  • 回路の入力インピーダンスが極めて高いため(OPアンプの入力インピーダンスは非常に高く、入力電圧VinはOPアンプ直結)、信号源に不要な電圧降下を生じる心配がない。
  • 回路の出力インピーダンスは、ほぼ 0。
    (負帰還により、出力電流が流れても、出力電圧は変化しない。つまり、出力電流が流れても、出力電圧の電圧降下はない。)

電圧フォロワ

回路構成

  • 入力電圧は、非反転入力(+記号側)へ。
  • OPアンプ出力を、反転入力(-記号側)へ(負帰還)。

電圧フォロワ

原理

電圧フォロワは、増幅率1倍の非反転増幅回路。なぜなら、、、

  • R1を∞、R2を0Ωとした非反転増幅回路と見なせる。
  • R1が∞、R2が0なので、R2 / R1 は 0。
  • 非反転増幅回路の増幅率は、1 + R2 / R1 だが、R2 / R1 が 0 なので、増幅率は 1。

特徴

非反転増幅回路の特徴と同じ。

  • 入力に対して、出力が反転しない。
  • 増幅率は1倍。
  • 入力電圧Vinが変動しても、負帰還により、変動に追従する。
  • 回路の入力インピーダンスが極めて高いため、信号源に不要な電圧降下を生じる心配がない。
  • 回路の出力インピーダンスは、ほぼ 0。

つまり、

  • 増幅率1倍 → 信号源の電圧を変えずに、そのまま出力する。
  • 入力インピーダンス極大 → どんな信号源の電圧でも、電圧降下なく正しく入力できる。
  • 出力インピーダンス 0 → 出力先のどんな負荷にも、電圧変動なく出力できる。

このことから、電圧フォロワは、前後の回路の干渉を防ぐ目的で、回路の入力や出力に利用する。
(電圧を変えずに、大きな電流出力に耐えられるようにする。)
このようなアンプを、「バッファ・アンプ」(buffer amplifire)とか、単に「バッファ」と呼ぶ

« [OPアンプ] OPアンプのメモ | トップページ | [WSH] HTTPで取得する »

2017年9月
          1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30

Amazonリンク

ダイビング写真(swf)

ブログ内検索

  • Google
    WWW を検索
    ブログ内を検索

リンク(いつもお世話さま)

  • ソニーストア
     iTunes Store(Japan)
    Just MyShop(ジャストシステム)
    ブックオフオンライン
無料ブログはココログ