電子設計 - オペアンプの増幅原理は何ですか。

オペアンプの基本原理

オペアンプには図1-1に示すように、2つの入力端子と1つの出力端子があります。「」と表示された入力端子は正極ではなく「同相入力端子」であり、もう一方の「1」と表示された入力端子は「逆入力端子」であり、負極とも呼ばれない。2つの入力端子から同じ信号が順次入力されると、出力端子では同じ電圧で極性が反対の出力信号が得られます。出力端子から出力される信号は同相入力端子の信号と同相であり、逆相入力端子の信号と同相である。

オペアンプに接続される電源は、単電源または二電源であってもよい。オペアンプには非常に興味深い機能がいくつかあります。これらの機能を活用することで、多くの独自の用途を得ることができます。通常、これらの機能は2つに統合できます。

1.オペアンプの増幅係数は無限大である。

2.オペアンプの入力抵抗は無限大であり、出力抵抗はゼロである。

ここでは、以上の2つの特徴によってどのような結論が得られるのか簡単に見てみましょう。

オペアンプの基本原理

まず、オペアンプの増幅係数は無限であるため、その入力される入力電圧がゼロでない限り、出力端は正電源または負電源と同じ高出力電圧を持つことになる。出力電圧は無限であるべきですが、電源電圧によって制限されています。

正確には、同相入力端の入力電圧が反転入力端の電圧よりも高ければ、オペアンプの出力端はわずかに高くても正電源電圧と同じ電圧を出力する、逆に、反転入力端子の入力電圧が同相入力端子の電圧よりも高い場合、オペアンプの出力端子は負電源電圧と同じ電圧を出力する（オペアンプが単一電源を使用している場合、出力電圧はゼロ）。

第2に、増幅係数は無限であるため、演算増幅器は直接増幅器として使用することはできない。出力信号は、増幅係数を低減するために、反転入力（負フィードバックと呼ばれる）にフィードバックしなければならない。

R 1は、図1〜3の左図に示すように、演算増幅器の反転入力に出力信号を戻すために用いられる。反転入力は出力電圧と逆なので、回路の増幅係数が低下します。抵抗RFは負帰還抵抗とも呼ばれる負帰還回路である。

「図1-3：オペアンプの帰還抵抗接続方法（左：逆接続方法）

また、オペアンプの入力は無限であるため、オペアンプの出力は電流入力がなく、電圧のみを受ける。同様に、オペアンプの同相入力と反転入力の間に無限大の抵抗があると仮定すると、抵抗の両端に印加される電圧は電流を形成できない。オームの法則によれば、電流がなければ抵抗の両端に電圧はない。そのため、オペアンプの2つの入力端の電圧は同じだと考えることができる（この場合、電圧は2つの入力を電線で短絡するようなものであるため、この現象を「仮想短絡」と呼ぶ）。