第12回: オペアンプ(その3)の補足
現実のオペアンプの回路
第5回・第6回で見ていた、現実のオペアンプの理想オペアンプからの
特性のズレは、主にオペアンプの中身の回路構成に依存します。
ここでは、現実のオペアンプが、どのような電子回路で
作られているのか、を少しだけ見ておくことにしましょう。
差動増幅回路
オペアンプの本質は、「2つの入力の差」を増幅する、というものです。
この特性は、次のような差動増幅回路でつくることができます。
この回路の詳細は触れませんが、
トランジスタが2個、エミッタがつながって左右対称に配置されている、
ということだけ、頭に入れておいてください。
Vo = V3 - V4として、この回路の解析をすると
次のようになることが導かれます。
rb: 等価ベース抵抗、re: 等価エミッタ抵抗、β: トランジスタの直流増幅率
式の詳細は覚える必要は全くありませんが、
ポイントは、Voが(V1 - V2)に比例している、ということ、
つまりV1とV2の差を増幅する、差動増幅回路である、ということだけ
みておくことにしましょう。
つまりオペアンプそのもの、であるわけです。
カレントミラー
もう一つ、オペアンプを構成する上で欠かせないのが
次の図の左のようなカレントミラー(current mirror)と呼ばれる回路です。
これも回路の詳細は触れませんが、
解析をしてみると、I2 = I1 となることが導かれます。
つまりこの回路は、左側に流れる電流と同じだけ、
右側に流してくれる、つまり電流を鏡で映したように
コピーをするような回路、であるわけです。
さてこれをどう使うかというと、
この図の右のようにしてみると、次のような関係が成り立ちます
この2つの式からI2'を消去すると、
となります。
つまり2つの電流の差を求めることができたわけです。
実際のオペアンプの回路
以前みていたオペアンプICの
LM358のデータシートに載っている
回路図(p.20)を見てみると、
たしかに差動増幅回路とカレントミラーが入っていることがわかります。
この回路図の右半分には、この両者の組み合わせで得られた、
「2つの入力の差に比例する電流」を増幅して、出力Voをつくる
増幅回路があります。
この回のソボクな疑問集
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