電子回路Ⅰ 第12回(2008/01/24) 演算増幅器.

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等価電源の定理とは 複数の電源を含む回路網のある一つの端子対からその回路を見た場合、その回路は、単一の電源(電圧源或いは電流源)と単一のインピーダンスまたはアドミタンスからなるシンプルな電源回路と等価と見なせる。 ただし、上記の定理が成り立つためには、回路網に含まれる全ての電源が同一周波数(位相は異なっていても良い)の電源であることと、回路が線形である(重ね合わせの理が成り立つ)ことが前提となる。
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電子回路Ⅰ 第12回(2008/01/24) 演算増幅器

今日の内容 理想増幅器の定義 演算増幅器(オペアンプ)とその応用回路 反転増幅器(インバータ) 非反転増幅器 加算回路 積分回路 理想ダイオード

理想増幅器の定義 Av 1.電圧利得Avが無限大 2.入力インピーダンスZiが無限大 3.出力インピーダンスZoがゼロ - 4.帯域幅Bが無限大 5.オフセットおよびドリフトがゼロ - + Av 実際に理想増幅器はありえないが、近い特性をもつものに演算増幅器(Operational Amplifier、オペアンプ)がある

演算増幅器の例 NECのホームページより

演算増幅器の等価回路 NECのホームページより 差動入力

演算増幅器の端子とパッケージ(DIPタイプ) 写真はアナログデバイセスOP07

演算増幅器の端子とパッケージ(CANタイプ) 写真と左の端子は別のオペアンプ

V+、V-とは? バイアス電源(VCC,VEE)が必要 (通常はプラス、マイナス両方) - + V+ V-

増幅率が大きい H - + - Av Av v1 v1 + vo + vo 一般的には負帰還をかけて使用

基本的な回路 (反転増幅器、インバータ) Z2 Z1 - Av vi v1 + vo 増幅器の利得Avに無関係 帰還回路だけで利得を決めることができる

別の考え方 (仮想接地、イマジナリーショート) i2 入力インピーダンスが無限大なので i1 Z2 - Z1 Av vi v1 + vo

普通のショート(短絡)と イマジナリーショートの違い オープン(開放) ショート(短絡) イマジナリーショート 電圧的には短絡 電流的には開放 一般の回路

非反転増幅器 + Av v1 vi - vo R2 R1

回路間で前後の影響を排除する(バッファ) ボルテージフォロワ + + Av Av v1 v1 vi - - vo vo R2 R1 回路間で前後の影響を排除する(バッファ)

バッファの例 (サンプルホールド回路) viの波形 vi vsの波形 vs vo G S D - - C + + - - C ボルテージフォロワ間にFETとコンデンサを入れる FET・・・サンプリングのタイミング コンデンサ・・・電圧保持 ●でDS導通(FET on) ○でDS開放(FET off) AD変換に使用される

加算回路 i1 R1 Rf v1 i2 R2 v2 - i3 Av vo R3 v3 +

積分回路 C i1 - Av v1 R vo +

理想ダイオード(1) 立ち上がりはゼロボルトではない

理想ダイオード(2) vo R2 D2 v1>0のとき、D1が導通、D2がオフ D1 v1<0のとき、D1がオフ、D2が導通 i1 - Av v1 R1 vi vo + vi