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2013年3月 4日 (月)

[OPアンプ] OPアンプのメモ

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.26~

OPアンプの役割

2つの入力ピンの電圧の差を増幅する。

差の引かれる方を「非反転入力」(+記号側)、 引く方を「反転入力」(-記号側)と呼ぶ。

ゲイン(増幅率)は、理想的には無限大。差を無限大に増幅する。

ただし、実際の出力電圧は、電源電圧まで。

帰還(フィードバック)

実際のOPアンプ回路では、帰還(フィードバック; feedback)して使う
帰還とは、出力信号を入力信号に戻して使うこと。

帰還しない回路を「開ループ」(open loop)という。
反転入力(-記号側)に帰還する回路を「閉ループ」(closed loop)という。

帰還を使わないのは稀で、ボルテージ・コンパレータ(電圧比較器)のみ。

OPアンプの2つの入力は、個別の信号を入力して電圧差を増幅するのではなく、一方の入力は、出力信号を戻す(帰還する)ために使う

負帰還

反転入力(-記号側)に帰還させることを「負帰還」(ネガティブ・フィードバック; negative feedback)という。

Vin+とVin-を一致させるように働く。
Vin-が大きければ、Voutは-∞方向となり、これがVin-に帰還するので、Vin-が下降してVin+に一致する。
Vin+が大きければ、Voutは+∞方向となり、これがVin-に帰還するので、Vin-が上昇してVin+に一致する。

つまり、負帰還は、出力を安定、収束させる

負帰還では、Vin- = Vin+ となる。
実際には、Vin- と Vin+ は短絡されていないが、短絡されているように見えることから、 この状態を「仮想短絡」(バーチャル・ショート; virtual short)と呼ぶ。

「開ループ」に対して、負帰還をかけた回路を「閉ループ」(closed loop)と呼ぶ。
(正帰還は、閉じたループでも、「閉ループ」とは呼ばない。)

OPアンプの回路は、ほとんど負帰還。
(正帰還の実用回路は、「ヒステリシス付きコンパレータ」くらい。)

正帰還

非反転入力(+記号側)に帰還させることを「正帰還」(ポジティブ・フィードバック; positive feedback)と呼ぶ。

Vin-が大きければ、Voutは-∞方向となり、これがVin+に帰還するので、Vin+が下降してVin-から離れ、-Vccで頭打ちとなる。
Vin+が大きければ、Voutは+∞方向となり、これがVin+に帰還するので、Vin+が上昇してVin-から離れ、+Vccで頭打ちとなる。

つまり、正帰還は、出力を発散させる

上述のように、正帰還は、「閉ループ」とは呼ばない。

上述のように、正帰還の実用回路は、「ヒステリシス付きコンパレータ」くらい。

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