第2回: オペアンプ(その1)の演習

加算増幅器

[演習] 次のような回路の入力V₁, V₂と出力V_oとの関係を求めてみましょう。 (この回路は加算増幅器と呼ばれます)

また入力が2つ以上の場合も、同様に求めてみましょう。

解:

※[訂正]R1, R2は共に分母に、Rが分子に来るのが正しい式です
3つの場合は

※[訂正]R1, R2, R3は共に分母に、Rが分子に来るのが正しい式です

反転・非反転増幅回路の入力・出力インピーダンス

回路には、一般に入力と出力があるわけですが、入力に加える電圧と電流の比のことを 入力インピーダンス Z_iと呼びます。つまり、信号を与える側からみた、この回路の「抵抗」のようなもの、というわけです。

同様に、出力にとっての電圧と電流の比のことを 出力インピーダンス Z_oと呼びます。ただし出力は、入力の値によって変わるため、「入力を0Vとしたときの出力」で考えること、にします。

[演習] 反転増幅器・非反転増幅器の入力インピーダンスZ_iと出力インピーダンスZ_oを求めてみましょう。
解: 反転増幅器

非反転増幅器

負帰還回路と増幅器の周波数特性

一般に増幅器の増幅率Aは、ある周波数f_cより高い周波数では、周波数に比例して増幅率が低下していきます。つまり増幅率Aは、次のような式で書けることになります。 (1次のRC回路と同じですね)

これを、前回の負帰還増幅回路の伝達特性Gの式に代入すると、次のようになります。

ただしG₀ = A₀ / (1 + A・H)です。

この式から、この負帰還増幅回路の増幅率が下がり始める周波数は、(1 + A₀・H)f_c、つまり(1 + A₀・H)倍と増えます。ただし直流(f=0)での増幅率は A₀ / (1+A₀・H) 倍と A0よりも小さくなりますので、結果として「直流で増幅率を下げた分、高い周波数まで増幅できる回路」ができることになります。

この回のソボクな疑問集

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