高等学校工業 電子回路/演算増幅器

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逆相増幅回路[編集]

逆相増幅回路(反転増幅回路)

右図のようにつなぐと、

になる。

なぜならば、以下の理由による。


まず逆相増幅回路では、オペアンプの(プラス記号のある)プラス側入力端子は、設置されているため0Vである。 この回路では、接地されているオペアンプのプラス側入力端子だけが0Vでなく、オペアンプのマイナス側入力端子もほぼ0Vである。 その理由は、以下のとおり。

差動増幅回路の原理図

まず、オペアンプの入力直後の回路には、差動増幅回路が使われてることを思い出そう。

さて、差動増幅回路の性質により、差動増幅回路の両方の端子は、ほぼ同じ電位にある。

つまり、右図の差動増幅回路の図では、トランジスタQ1とQ2の電圧降下の直後に、配線が接続しているので、 トランジスタQ1の電圧降下をかりにΔV1と書くとして、同様にトランジスタQ2の電圧降下をかりにΔV2と書くとすれば、

Vin+ーΔV1 = Vin-ーΔV2

である。

また、差動増幅回路の性質により、特性の同じトランジスタが、それぞれの端子の入力直後についてるという性質のため、

ΔV1 = ΔV2 (= ΔV )

である。

この電圧降下の等式をさいしょの式に代入して

Vin+ーΔV = Vin-ーΔV

両辺に共通する ΔV を除去すれば、

Vin+ = Vin-

となる。

よって、差動増幅回路の両方の入力は、ほぼ同じ電位になる。

そして、今回のオペアンプの話題にもどると、オペアンプのプラス端子が接地されてるため0Vなので、

Vin+ = 0

である。

よって、

Vin- = Vin+ = 0

こうして、オペアンプのマイナス記号側の入力端子も、ほぼ0Vである事が証明された。

また、オペアンプの基本性質により、出力電流とくらべれば、入力電流はほぼ0Aであると近似できる(理由は、差動増幅回路では、出力電流とくらべて、入力電流がほぼ0Aと近似できるため)。

逆相増幅回路(反転増幅回路)

このことから、電流の大きさについての等式を立てると、

という式が成り立つ。

R_inの直後で電位が0Vになるので、つまり、さらにR_fで電圧降下することによって、V_outはマイナス電位になっている。

よって、V_inとV_outの符号は反対である。

よって、

の関係がなりたつ。

この式を変形して、電圧増幅度をもとめれば、

となる。 (証明おわり)