概念と仕組み
大きなループ特性を持つ増幅器は、出力の一部を返すことで、入力の差を減らすように設計できる。入力と出力間の接続の方向が重要である。
理想的な負のフィードバック回路で、線形動作を行う場合、入力電圧の2つの値はほぼ等しいと仮定されます。反転回路における仮想接地は、物理的なワイヤによる実際の接地とは異なります。
関係式と成立条件
反転増幅の利得は−Rf/Rin、非反転増幅の利得は1+Rf/Rinです。計算上の出力が電源範囲を超えると、これらの式による線形利得は維持できません。
入力電流が小さく、十分な利得と帯域幅があるという近似が必要です。飽和した増幅器や正帰還回路に、仮想短絡の近似をそのまま適用してはいけません。
仮想実験で読み取る変化
反転利得は−Rf/Rin、非反転利得は1+Rf/Rinで、出力は電源範囲内にあります。
入力電流、オフセット、スルーレート、帯域幅は省略し、電源飽和だけを含めます。 実際の電源・コンセント・高電圧では再現せず、画面上で実験しましょう。
重要な関係式と記号
A反転 = −Rf/Rin · A非反転 = 1+Rf/Rin · Vout = clamp(AVin,−Vs,Vs)
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| Rf | 帰還抵抗 | Ω |
| Rin | 入力抵抗 | Ω |
| Vs | 電源電圧の大きさ | V |
例で確かめる
同じ抵抗の非反転回路に+4 Vを入力し、電源を±9 Vに制限すると出力はいくら？
9 V
よくある誤解
- 差動増幅の入力電圧は、すべての回路および状態において常に同じであるとは限らない。