opamp

ＯＰアンプの基礎知識

ＯＰアンプ一般論
ＯＰアンプには正負２つの入力と、１つの出力端子があり、一般に±１５Ｖの電源端子がある。
ＯＰアンプにはオームの法則とともに、次の３原則がある。
①２つの入力端子（正と負）の間の電圧は、常に０Ｖ。
②２つの入力端子には電流が流れ込まない。
③入力端子の出力は、インピーダンスが０である。
＊実際には、必ずしもこの原則は完全には満たされず、細かい議論が必要になってくるのだが、ここでは理想的な状態として考える。

ボルテージフォロア
入力部の電圧を直接出力すると、出力先で電圧降下を起こす（メータ自身が持つ抵抗などにより）。
そこで、インピーダンスが無限大のボルテージフォロアを通すことにより、その問題を回避する。

上にあげた原則②より、ここではV1=V2であるから、V1=V3となる。
また、インピーダンスが無限大であることより、入力される電流は、＋部分で０になる。
（実際には必ずしもインピーダンスが無限大ではなかったり、原則通りにならなかったりするため、さらに細かい議論も必要になる。）
今回作成した高圧電源のＯＰアンプ回路では、LM310を用いて、ボルテージフォロアを作った。

反転増幅器
反転増幅回器も、ボルテージフォロアとほぼ同じ作りとなっている。

しかしここでは、－端子側を入力とし、＋端子をグランドとしている。当然ながら、この場合、―端子も０Vとなる。入力電流I1は、図上紫の線を通って、結局そのまま出力されるが、
I1=V1/R1
V3=－I1・R2
であるから、結局
V3=－(R2/R1)・V1
となり、入力電圧は反転増幅される。

加算回路
上記の反転増幅器を用いて、加算回路をつくることができる。すなわち、入力端子側の抵抗R1の後ろ、分岐点手前に他の配線を引く。

ここで、
I1’=V1’/R1’
I1=V1/R1
I=－(I1+I1’)
V3=I・R2
であるから、
V3=－R2・(V1/R1＋V1’/R1’)となり、加算をすることができる。
同様に、複数の入力を用いて、多項の加算ができる。
また、あらかじめ片方の入力を反転させておけば、減算回路となる。
今回の高圧電源用ＯＰアンプでは、加算回路用として、反転増幅器OP07を使用した。

非反転増幅器
高圧電源用ＯＰアンプでは使わなかったが、軽く紹介する。

ここでは、上と同様の議論から、I1=I2=0であり、V1=V2である。
また、If=Ii、Vi=V2である。
これより、
Vi=If・Ri
Vf=If・Rf
V3=Vi＋Vf=V1+Vf
If=V1/Ri
であるから、V3=V1・(1+Rf/Ri)となる。

TOP