アナログ回路の主役！オペアンプの基本動作

オペアンプの基本動作

オペアンプは二つの入力の電圧の差を増幅して出力する増幅器です。

式で記述すると下式になります。

利得A₀はオープンループゲインと呼ばれ直流では通常100,000倍以上あります。

オペアンプの使い方

1.反転増幅回路

利得A_Cはクローズドループゲインと呼ばれ抵抗の比率できまります。
この式は非反転入力と反転入力の電位が等しいという仮定（イマージナリーショート）を使うと導出できます。
また入力信号が出力インピーダンスを持つ場合には、出力インピーダンスがR1に直列に接続され、クローズドループゲインに影響を与えますので注意が必要です。

2.非反転増幅回路

反転増幅回路と同様にイマージナリショートの仮定を使うとクローズドループゲインを導出できます。
反転増幅回路と異なり入力信号が入力インピーダンスの大きい（数MΩ以上）非反転入力に入力されているため、
入力信号が持つ出力インピーダンスの影響を大幅に低減することができます。

イマージナリーショート

オペアンプの入力電圧の差をΔVと表すと入出力の関係は下式となります。

オペアンプの反転入力端子の入力インピーダンスが抵抗R1、R2 よりも十分大きいとすると
R1とR2を流れる電流が等しいと近似できることから下式が成り立ちます。

この式をΔVについて解きます。

オープンループゲインA₀を無限大とすると下式が成り立ち、非反転入力と反転入力の電圧の差が0Vに近似できます。
この近似がイマージナリーショートです。