第2回分

非反転アンプの性質について、接続図が読解できません。

とても大切な回路なので、ぜひしっかり復習しておいてください。

非反転アンプにおいて入力Viを増加させたとき、どうしてVin-も増加するのか。

Viが増えると、Voが増え、それの分圧であるVin-も増える、という順序です。

非反転アンプはどの入力に対しても出力の値が等しくなるのは何故ですか。

等しくなる、ではなく、(Ri+Rf)/Ri倍になる、のことでしょうか。 その導出過程・からくりを、ぜひしっかり復習しておいてください。

反転アンプにおいて、増幅されているのに出力が負というのがいまいちピンと来ませんでした。

符号が逆でも、振幅がRf/Ri倍になっているので、まあアンプと 呼ぶことにしましょう。

反転アンプに関して、入力電圧が0Vならあってもなくても同じではないのですか。

バーチャルグラウンドがよく分かりません。何故Vin=0なのですか。

それはバーチャル・グランドになるIN-の電圧のことでしょうか。 ぜひもう一度、全体を復習してよく理解しておいてください。

非反転アンプと反転アンプの違いがよく分かりません。

それぞれ特徴のある回路で、かつ、とても重要な回路なので ぜひしっかり復習しておいてください。

反転アンプと非反転アンプの繋がったような回路はありますか。

おいおい紹介していくことにしましょう。

「A→∞の近似の良し悪しは用途次第、“特に小振幅の入力に対しては”Aは十分大きいほど良い」の“”部分の理由が分かりません。

少々語弊がありました。 小振幅、というより、増幅器のゲイン(Rf/Riなど)が大きい場合には Aが大きいほどよい、という意味です。

バーチャルショートで2つの入力が繋がっているように見えるって言うのがよく分からなかったです。

なぜオペアンプの2つの入力はほぼ同じ電圧になり電流が流れないのか。

オペアンプのAは非常に大きいので、Voが、数V程度の現実的な値となるためには、 2つの入力の電圧差はほとんどゼロになるはずだ、という意味です。 また電流が流れないのは、厳密には、上記の性質から導かれるわけでは ありませんが、オペアンプがもっている(と仮定する)性質、 ということにしておきましょう。

なぜオペアンプの入力は行き止まりなのか。

↑のとおりです。

オペアンプの他にバーチャルショートとなる事例はありますか。

バーチャルショート・グラウンドのほかにも仮想的なものはあるのか。

ほとんど見かけることはないでしょうね。

オペアンプは何か。またはどのような働きをするのか。

今日の講義で紹介したとおりです。

オペアンプは単純に増幅器という認識でよいですか。

単なる増幅器、というより、2つの入力の差を増幅し、かつ、 その増幅率が非常に大きい、という特徴がある増幅器、です。

オペアンプの性質は、2つの入力電圧を同じにするだけですか。

結果として、そうなるように、出力をうまく調整する増幅器、 ということができます。

オペアンプの内部はどういう仕組みなのですか。

どうやって数100万倍に増幅できるのですか。

それはこの講義の後半で、おいおい見ていくことにしましょう。

オペアンプの入力が同じ電圧だと増幅できないように思いますが、なぜ最後には増幅できているのですか。

厳密に同じになってしまうと、Vo=0となるのですが、 ほとんど同じとみなせるほど、小さい電圧差しかない、 という理解でよいと思います。 (理想的には、A→∞としれば、2つの入力の電圧差は0に収束する)

なぜオペアンプに与える電源電圧で出力電圧が制限されるのか。

この講義の後半でみていく、オペアンプの中身の回路構成から くる性質なのですが、電源電圧よりも高い電圧はつくりだせないよなあ、 という理解でよいと思います。

電源電圧のオペアンプに与える制限は取り除けないのか。

いろいろと工夫はあるのですが、オペアンプの中身のこととあわせて、 この講義の後半でみていくことにしましょう。

オペアンプの絶対最大定格は±18Vが多いらしいが、それななぜですか。

オペアンプを構成するトランジスタの耐圧(壊れないで耐えられる電圧)から くる制限であることが多いようです。

回覧したオペアンプは端子がたくさんありましたが、どれが入出力ですか。

オペアンプの仕様書(データシート)をみると書いてあります。 たとえば 2007年の情報回路第2の第5回で扱っていますので、 興味のある人は参考にしてください。

ゲイン値は変化させることはできるのか。

基本的にはオペアンプの中身を設計するときに決めてしまう値です。

音楽のアンプにもゲインというつまみがありますが、関係ありますか。

反転アンプや非反転アンプのゲインと同じ意味です。 増幅率、のことですね。

ここでいうオペアンプや反転アンプなどの「アンプ」とはギターとかの音を出すアンプと同じですか。

信号の振幅を大きくする、という意味で、同じです。

分圧のやり方があまりよく分からなかった。

これは理解していないとマズいです。 しっかり復習しておいてください。

Vin-=−Vo*1/A のAを∞にして、Vin=0として (Vi−Vin-)/Ri=(Vin-−Vo)/Rf に代入しても数学的に問題はないですか。

結果として同じになりますね。

VoとViの関係が単純なRiやRfのみの式になることが数式からは理解できるのだが、「アンプの性能が周りの抵抗により決まる」というのが、いまいち納得できない。(Aに大きく左右されるべきだと思うのですが。)

Aが十分大きい(∞)ことが、オペアンプの2つの入力の電圧差=0となるように 働き(バーチャル・ショート)、その結果、全体のゲインがRfやRiなどだけで 決まる、という理解でよいと思います。

Voの増加がVoの増加を抑えるのは何故なのか。

非反転アンプの負帰還のところの話ですね。 Voの増加がVIN-の増加につながりますが、 それは、オペアンプの式から、Voの減少につながる、ということです。

Aというのは結局何の値なのですか。

オペアンプ自身の増幅率です。

Ri、Rfのiとfには理由があるのか。

iは入力(input)、fは出力を入力に戻す(feedback)の略ですね。

+と-は高低差の意味ですか。

オペアンプの2つの入力についている記号のことであれば、 Voを求める式の、どちらが+側か、という区別の記号です。

出力電圧の一部を入力に戻すということは電圧を循環させるということですか。

電圧は、「高さ」ですから、循環、という表現は、厳密には間違っていますが、 まあ考え方自体は、それでよいと思います。

ポジティブ・フィードバックはあるのですか。

正帰還、ですね。もちろんあります。 ただし安定にならない(出力が収束しない)ことが多いので、 使われる場面は限定的です。

フィードバックは半永久的に続けられるのですか。

どこかで収束するのが一般的です。

クローズドループ・ゲインなどの横文字用語の意味を詳しく説明して欲しいです。

今回はあまり解説せずに使ってしまいましたね。 今後はなるべく触れていくようにします。

クローズドループ・ゲインGの値の大小がどういう意味を成すのか分からない。

Gは、反転アンプ・非反転アンプでは、入出力の比、のことになります。

インターネットに載せる講義の内容はホワイトボードに書かれたものと同じですか。(図以外)

基本的には同じです。 (時間の関係で、多少講義では省略している箇所はあります)

アカンサスポータルで資料を見ようとすると文字化けしてしまいます。私のパソコンが悪いのでしょうか。

あれ、おかしいですね。ちょっと調査しておきます。 とりあえず、ブラウザの文字コードの設定を「自動」にしてみてください。

基本的な式は理解できるが、ところどころ理解しにくい部分があり、しっかり勉強しないといけないと思った。

AとかGとか、まだ良く分からないのでがんばって理解しようと思います。

反転アンプのところが駆け足になっていたので、しっかり復習したいです。

専門用語が多かったため、理解しづらい。

オペアンプの(Vin+ーVin-)がほぼ0でなければならなかったり、理由はあるけどまだ知るには早いものが多くて理解するのが大変だった。

今日の内容は、いずれも、今後ずっと使う基本的な概念ですので、 しっかり復習しておいてください。

浮力の例はとてもわかりやすかった。

いろいろな特性を用いることで割と簡単にVoとViの関係を求められることがわかりました。

過年度生で、情報回路第二の単位は取得しているので、オペアンプの復習になりました。

それはよかったです。

本日の内容は全て理解できました。教科書の例題1.1で、Riが分からないのに計算できるのはどうしてですか。

Riそのものの値は与えられなくても、 ゲインは(Rf+Ri)/Riですから、ゲインは求められます。

情報回路第一ではオペアンプを扱った覚えがないのですが、扱いましたか。

情報回路第一を履修したはずなのに、情報回路第ニの内容をやっていて驚きました。

今年から電子情報学類のカリキュラムに変わったのにあわせて、 情報回路第1・第2(電子回路第1・第2)の講義内容を 大幅に組み替えています。

字をもう少し濃く大きめにして欲しいです。

なるべく気をつけていたのですが、まだ足りないようですね。 気をつけます。
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