SIGLENT（シグレント） SDS800X HDシリーズ デジタル・オシロスコープ

オペアンプは、高ゲインの差動増幅器で、負帰還（フィードバック）をかけることで様々な回路を構成できます。ここでは、基本的な3つの回路であるインバータ、ノンインバータ、サマーについて解説します。

これらの回路の動作は、オペアンプの**仮想短絡（バーチャルショート）**という理想的な性質に基づいています。これは、負帰還がかかっている理想的なオペアンプでは、非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）の電位が等しくなるというものです。

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インバータ（反転増幅回路）

 

インバータ回路は、入力信号を反転させて増幅する回路です。出力信号の位相は、入力信号に対して180度反転します。

 

動作原理

 

• 反転入力端子（−）に信号が入力されます。

• 非反転入力端子（＋）は接地されているため、その電位は0Vです。

• 仮想短絡により、反転入力端子（−）の電位も0Vになります（仮想接地）。

• この仮想接地により、入力抵抗 R1​ と帰還抵抗 R2​ に流れる電流が決定され、その結果として出力電圧 Vout​ が決まります。

 

回路と式

 

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この式の通り、増幅率は −(R1​R2​​) となり、抵抗比によってゲインを自由に設定できます。

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ノンインバータ（非反転増幅回路）

 

ノンインバータ回路は、入力信号を反転させずに増幅する回路です。出力信号の位相は、入力信号と同じになります。

 

動作原理

 

• 非反転入力端子（＋）に信号が入力されます。

• 仮想短絡により、反転入力端子（−）の電位は、非反転入力端子（＋）の電位 Vin​ と等しくなります。

• この電位差から、出力電圧 Vout​ が決定されます。

 

回路と式

Vout​=(1+R1​R2​​)Vin​

この式の通り、増幅率は (1+R1​R2​​) となり、ゲインは1倍以上となります。

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サマー（加算回路）

 

サマー回路は、複数の入力信号の和を出力する回路です。主にインバータ回路を応用して構成されます。

 

動作原理

 

• 複数の入力信号 Vin1​、Vin2​、Vin3​... が、それぞれ抵抗 R1​、R2​、R3​... を介して反転入力端子（−）に入力されます。

• 非反転入力端子（＋）は接地されているため、反転入力端子（−）も仮想接地により0Vになります。

• この仮想接地により、各入力信号が独立して電流を流し、これらの電流の合計が帰還抵抗 Rf​ を流れることになります。

• この電流の合計が、出力電圧 Vout​ を決定します。

 

回路と式

 

すべての抵抗値が等しい場合、例えば R1​=R2​=R3​=Rf​ とすると、式は次のようになります。

この回路は、入力信号の和を求めることができます。